Des chercheurs sont parvenus à restaurer l’activité cérébrale de cerveaux de porcs restés en état d’ischémie pendant près d’une heure — suite à un arrêt cardiaque. Cette prouesse a été possible grâce à l’incorporation d’un foie intact dans le système de survie conçu pour réanimer le cerveau. Cette technique pourrait ouvrir la voie à de nouvelles méthodes permettant de prolonger la fenêtre de réanimation après un arrêt cardiaque.
L’arrêt cardiaque représente un enjeu majeur de santé publique, responsable d’environ 50 % des décès d’origine cardiovasculaire. Chaque année, on estime que 375 000 à 700 000 personnes en meurent en Europe et aux États-Unis. Malgré les progrès en réanimation cardiopulmonaire, les chances de survie en cas d’arrêt cardiaque restent faibles, oscillant entre 8 et 23 %.
Cette mortalité est principalement due aux lésions cérébrales causées par l’ischémie et le choc post-arrêt cardiaque. Ce processus se déclenche spontanément après un tel accident, entraînant un dysfonctionnement multiorganique. Il a été suggéré que ce dysfonctionnement, en particulier l’ischémie multiorganique, entrave fortement la récupération fonctionnelle du cerveau après une réanimation.
Cependant, les rôles spécifiques des organes autres que le cœur dans la récupération fonctionnelle du cerveau après un arrêt cardiaque restent largement méconnus, limitant ainsi le développement de nouvelles stratégies de réanimation. Des études ont suggéré que la fonction hépatique pourrait influencer le taux de lésions cérébrales après un arrêt cardiaque. Une équipe de recherche de l’Université Sun Yat-Sen, en Chine, apporte pour la première fois une preuve directe de cette implication dans le cadre de sa nouvelle étude.
Des lésions cérébrales accrues en cas d’ischémie hépatique
D’autres chercheurs ont précédemment montré que l’hépatite hypoxique survient chez 7 à 21 % des patients réanimés après un arrêt cardiaque. Cela est corrélé à des dysfonctionnements neurologiques, à des séjours prolongés en soins intensifs et à des taux de mortalité élevés. Les patients atteints de cirrhose présentent également de moins bons résultats neurologiques après une réanimation. Les chercheurs chinois ont donc émis l’hypothèse selon laquelle le foie pourrait jouer un rôle majeur dans la pathogenèse des lésions cérébrales post-arrêt cardiaque.
Pour explorer cette hypothèse, l’équipe a sélectionné 17 cochons tibétains élevés en laboratoire pour mener une série d’expériences. Deux groupes ont été soumis à une ischémie cérébrale pendant 30 minutes, tandis qu’un autre groupe a subi à la fois une ischémie cérébrale et hépatique. Un quatrième groupe témoin n’a pas été exposé à l’ischémie. Les animaux ont ensuite été euthanasiés pour examiner leurs cerveaux.
Les chercheurs ont constaté que le groupe soumis à une ischémie cérébrale et hépatique présentait bien plus de lésions cérébrales que celui n’ayant subi qu’une ischémie cérébrale. Les lésions les plus importantes ont été observées au niveau du lobe frontal. Les dommages les moins graves ont été observés chez le groupe témoin. « Les résultats du modèle d’ischémie cérébrale globale in vivo montrent que les lésions cérébrales sont exacerbées en présence d’une ischémie hépatique simultanée, par rapport à celles sans ischémie hépatique », expliquent les experts dans leur rapport, publié dans la revue EMBO Molecular Medicine.
Un délai de réanimation optimal de 50 minutes
L’étape suivante consistait à réanimer le cerveau des porcs avec ou sans l’assistance du foie. Pour ce faire, les chercheurs ont effectué une procédure ex vivo en utilisant un système de perfusion normothermique (NMP). Ce dernier maintient les organes à une température biologique normale et leur fournit de l’oxygène et des nutriments en continu. Habituellement, le système comprend un cerveau, un cœur et des poumons artificiels, mais l’un des groupes de l’étude a bénéficié de l’ajout d’un foie sain. Les cerveaux ont été connectés au système 10 minutes après l’ischémie.
Les chercheurs ont été surpris de constater que le niveau de récupération différait significativement entre les cerveaux reliés à un système avec un foie et ceux sans foie. Les premiers ont montré une activité électrique soutenue pendant six heures d’affilée, tandis que les seconds ont montré une reprise de l’activité électrique 30 minutes après la connexion au système, mais celle-ci a rapidement décliné. Les cerveaux réanimés avec l’assistance du foie ont également enregistré des niveaux inférieurs de S100-bêta, un biomarqueur de lésions cérébrales, ainsi qu’un cortex et un hippocampe plus sain.
Par suite, l’équipe a testé plusieurs délais pour la connexion cérébrale au système assisté par le foie, afin d’évaluer combien de temps le cerveau peut rester viable avant d’être endommagé de façon irréversible. Les cerveaux de porcs ont été connectés après 30, 50, 60 et 240 minutes d’ischémie. Les chercheurs ont constaté que les organes pouvaient encore être réanimés après 50 à 60 minutes, 50 minutes étant le délai optimal. En effet, avec un délai de 60 minutes, l’activité cérébrale a été rétablie, mais s’est estompée après trois heures. Cela suggère qu’il existe une fourchette temporelle durant laquelle la réanimation assistée par le foie est réalisable.
« Les résultats de l’étude montrent le rôle clé du foie dans la pathogenèse des lésions cérébrales post-arrêt cardiaque », écrivent les chercheurs. Bien que cette technique ex vivo ne puisse être directement appliquée à l’Homme, elle ouvre la voie à l’exploration de nouvelles stratégies de réanimation.