Il y a 53 ans, la première transplantation cardiaque humaine a eu lieu. Le plus gros problème aujourd'hui est qu'il y a une pénurie chronique de donneurs, ce qui signifie que les listes d'attente peuvent devenir très longues. La culture de tissus cardiaques en laboratoire peut-elle offrir une solution ?
Le cœur alimente tout le corps en sang. Une fraction de ce sang retourne au muscle cardiaque via les artères coronaires, car il a naturellement aussi besoin de sang. Lorsque ces artères se bouchent, comme lors d'une crise cardiaque, le muscle cardiaque peut mourir. Il existe de nombreuses thérapies visant à résoudre un tel blocage, comme l'angioplastie ou un pontage. Le temps est un facteur crucial dans ces interventions. Plus la circulation sanguine est rétablie rapidement, plus le muscle cardiaque peut être épargné.
Le temps c'est du muscle, dit-on parfois. Mais si les dommages au cœur sont trop importants, alors une greffe devra être envisagée. Malheureusement, le problème d'une transplantation cardiaque est qu'il y a une pénurie chronique de donneurs, ce qui rend les listes d'attente très longues. C'est pourquoi de plus en plus de recherches sont menées sur les thérapies dites régénératives, qui devraient permettre de cultiver soi-même du tissu cardiaque.
Pour faire pousser des tissus, vous avez besoin d'un tas de cellules. Et pas n'importe quelles cellules. Au cours du développement embryonnaire, tous les organes principaux sont formés à partir de cellules souches. Selon les signaux (chimiques et physiques) qu'elles reçoivent, ces cellules souches peuvent se développer davantage en toutes sortes de cellules spécialisées. Ce processus est appelé différenciation † Une cellule souche se différencie en cellule cardiaque, l'autre en cellule intestinale. La capacité des cellules souches à se développer dans n'importe quelle cellule est appelée pluripotence † Et cette propriété les rend très appropriés pour être utilisés comme élément de base pour n'importe quel tissu. Si nous pouvons stimuler les cellules souches pluripotentes de manière à ce qu'elles se différencient en une cellule cardiaque ou une cellule intestinale, nous pouvons en principe reproduire n'importe quel organe en laboratoire.
Mais ces cellules souches sont-elles faciles à trouver ? Et comment pouvons-nous les utiliser pour réparer les malformations cardiaques ?
La différenciation est un processus naturel, et il va sans dire que dans un corps adulte pleinement développé, la plupart des cellules sont déjà différenciées. Les quelques cellules souches "adultes" qui restent sont principalement multipotentes † Ces cellules peuvent se différencier en certains types de cellules, mais pas toutes - elles ne sont donc plus entièrement pluripotentes. Les tests cliniques de ce type de cellules souches ont jusqu'à présent posé plusieurs problèmes, ce qui rend difficile de se prononcer sur leur réelle applicabilité. Ce qui a déjà été démontré, c'est que ces cellules sécrètent des substances spéciales qui déclenchent une réponse de guérison (anti-inflammatoire). Même sans cultiver directement de nouvelles cellules cardiaques, ces cellules souches multipotentes « adultes » sont donc précieuses.
Ces cellules matures et différenciées ne sont pas complètement inutiles non plus. Si nous réussissons à inverser artificiellement ce processus naturel de différenciation, nous pouvons récupérer des cellules souches pluripotentes à partir de cellules différenciées. Ce processus est logiquement connu sous le nom de dédifférenciation † Il offre une deuxième possibilité de produire des cellules souches utiles.
Une troisième option consiste à ne pas chercher dans le propre corps du patient, mais dans un embryon, où les cellules souches pluripotentes sont abondantes. Si nous isolons ces cellules souches de l'embryon, nous pouvons également obtenir un stock entier. Il y a, bien sûr, une question éthique associée à cela qui nécessitera une discussion animée à l'avenir.
Les cellules souches pluripotentes – quelle que soit la manière dont elles sont obtenues – peuvent être multipliées et stimulées en laboratoire afin qu'elles se développent en masse dans les cellules cardiaques. Ensuite, le médecin les injecte directement dans le cœur, ou ils sont transformés en une sorte de matrice protectrice qui est ensuite insérée chirurgicalement dans le tissu cardiaque endommagé. Ainsi, ces thérapies régénératives représentent une amélioration significative par rapport aux thérapies plus conventionnelles. Alors que l'angioplastie ou le pontage ne pouvaient auparavant que limiter les dommages supplémentaires, ces nouvelles thérapies peuvent réellement réparer avec de toutes nouvelles cellules cardiaques.
Mais nous n'avons pas d'alternative complète à une transplantation cardiaque pour le moment. Serait-il possible de cultiver non seulement quelques cellules cardiaques en laboratoire, mais aussi un tout nouveau cœur ?
Fondamentalement, l'idée d'un 'cœur bio-conçu' assez simple. Par exemple, une option consiste à retirer toutes les cellules du cœur d'un donneur (décédé), puis à insérer des cellules souches pluripotentes du patient dans la structure cardiaque restante. C'est un peu comme abattre complètement un bâtiment - à l'exception des fondations - et ensuite construire quelque chose de nouveau dessus. Cependant, l'étape la plus difficile est la différenciation de ces cellules souches pluripotentes. À l'aide d'une série de signaux chimiques et physiques ingénieusement conçus, les cellules souches doivent être stimulées pour se développer en cellules cardiaques spécialisées, comme cela se produit pendant le développement embryonnaire.
Cette structure cardiaque peut ensuite être intégrée dans un réacteur qui imite la fonction cardiaque. Ce n'est que lorsque les cellules souches pluripotentes "croiront" qu'elles sont dans un cœur vivant, y compris tous les signaux qu'elles y reçoivent normalement, qu'elles se différencieront correctement. Malgré le fait que de nombreux laboratoires étudient et testent déjà différentes étapes de toute cette aventure, ce "cœur bio-ingénierie ’ est encore loin de la réalité clinique.
Faire grandir des cœurs et traiter des patients avec leurs propres cellules souches est une histoire incroyablement complexe. Les applications cliniques réelles de ces thérapies sont encore très limitées. En 2019, un patient cardiaque en Chine a déjà été traité avec succès avec ses propres cellules souches pluripotentes dédifférenciées. La sécurité est ici un élément important :les cellules souches pluripotentes présentent un risque accru de formation de tumeurs. Il faudra donc certainement un certain temps avant que ces thérapies puissent être pratiquées en routine à l'hôpital.
