Les maladies respiratoires sont la troisième cause de décès dans le monde, et la transplantation pulmonaire reste le seul remède pour les patients en phase terminale. Les dons d’organes sont malheureusement insuffisants pour répondre aux besoins. Non seulement les donneurs sont trop peu nombreux, mais les greffons sont bien souvent en trop mauvais état pour pouvoir être utilisés. Or, une équipe de chercheurs prouve aujourd’hui qu’il est possible de réparer un poumon endommagé en l’« attachant » à un porc vivant.

Cette nouvelle technique expérimentale consiste à greffer le poumon dans l’animal de sorte qu’il partage le même système circulatoire. Les mécanismes de réparation biologique intrinsèques font ensuite tout le travail : au bout d’une période suffisamment longue, l’organe est restauré.

Donner du temps aux processus naturels de réparation

La technique est similaire à une méthode de restauration couramment utilisée aujourd’hui, appelée perfusion pulmonaire ex vivo (ou PPEV). Celle-ci consiste à placer le poumon dans un dôme stérile fixé à un ventilateur, une pompe et des filtres. La température du poumon est maintenue à la température corporelle et une solution exsangue contenant de l’oxygène, des nutriments et des protéines y circule (via perfusion).

La PPEV a déjà permis de sauver de nombreuses vies. Mais si cette technique permet de maintenir les poumons de donneurs stables, elle ne peut être effectuée que pendant six à huit heures au maximum, ce qui ne laisse guère de temps aux processus biologiques d’auto-réparation de jouer leur rôle… La nouvelle méthode proposée par le chirurgien Ahmed Hozain et l’ingénieur biomédical John O’Neill de l’Université Columbia, permet justement d’étendre le durée du soutien des organes extracorporels et donc, de bénéficier de davantage de temps de récupération.

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Évolution de poumons humains soumis à une circulation croisée xénogénique dans un porc, pendant 24 heures. L’amélioration de l’organe est spectaculaire. Crédits : A. Hozain et J. O’Neill/Columbia Engineering

Ceci est bien entendu le fruit de plusieurs années de travail. En 2017, O’Neill avait ainsi dirigé avec succès le développement de la plateforme de circulation croisée xénogénique (qui implique deux espèces différentes). Son équipe était alors parvenue à maintenir les poumons du donneur en bonne santé pendant 36 heures. Puis, il y a un an, Gordana Vunjak-Novakovic, ingénieure en biomédical à l’Université Columbia et Matthew Bacchetta, chirurgien au Vanderbilt Lung Institute, ont mené une étude dans laquelle ils ont restauré des poumons de porcs gravement endommagés en les attachant à d’autres porcs, afin qu’ils deviennent conformes aux critères de transplantation. Plus tôt cette année, ils sont parvenus à prolonger le maintien des organes à quatre jours !

Cette fois-ci, l’expérimentation a été réalisée sur cinq poumons humains endommagés, y compris un poumon gravement blessé qui n’avait pas retrouvé sa fonction avec la PPEV, un élément particulièrement encourageant pour l’équipe : « Il s’agit de la validation la plus rigoureuse de notre plateforme de circulation croisée à ce jour, ce qui est très prometteur pour un usage clinique », déclare Vunjak-Novakovic.

Concrètement, l’équipe a reçu six poumons de donneurs, impropres à la transplantation. Cinq d’entre eux ont été attachés via une canule jugulaire à des porcs anesthésiés, qui avaient préalablement été immunodéprimés (pour empêcher le système immunitaire du porc d’attaquer les poumons). Le sixième poumon témoin a été attaché à un porc qui n’était pas immunodéprimé.

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Une technique qui pourrait augmenter le nombre de greffons disponibles

Tous les poumons ont été soumis à 24 heures de circulation croisée xénogénique. Pendant ce laps de temps, les chercheurs ont soigneusement surveillé les paramètres physiologiques et biochimiques des organes. Le poumon témoin n’a pas tardé à se décomposer : la circulation s’est interrompue, les marqueurs inflammatoires et immunitaires ont augmenté, des caillots sanguins se sont formés et la fonction respiratoire a chuté. Ce sont les signes caractéristiques d’un rejet hyperaigu.

Du côté des autres poumons, au contraire, le résultat était remarquable ! Malgré leurs lésions, ils ont tous présenté une amélioration significative de la viabilité cellulaire, de la qualité des tissus, de la réponse inflammatoire et surtout, de la fonction respiratoire. Le poumon qui n’avait pu être sauvé par la PPEV, en particulier, a montré des signes spectaculaires de réparation.

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À gauche : poumon humain qui n’a pu être restauré par perfusion pulmonaire ex vivo (PPEV) ; à droite : le même poumon, récupéré grâce à la technique de circulation croisée. Crédits : A. Hozain et J. O’Neill/Columbia Egineering

Auparavant, ce poumon avait passé 22,5 heures dans la glace, puis avait bénéficié de 5 heures de PPEV. Après ce traitement, le poumon droit était accepté pour transplantation ; le poumon gauche en revanche, était trop abîmé et montrait une accumulation de liquide. Pourtant, après 24 heures de greffe sur le porc, ce poumon a commencé à montrer une récupération fonctionnelle ; les chercheurs n’ont certes pas obtenu de rétablissement complet de l’organe, mais bien plus que ce qu’ils ne pensaient possible. De ce fait, ils suggèrent que leur plateforme de circulation croisée pourrait être utilisée en complément de la PPEV pour multiplier les chances de succès dans la restauration des poumons.

Malgré ces résultats très encourageants, l’utilisation clinique n’est pas pour demain. La technique nécessiterait en effet de disposer de nombreux animaux en parfaite santé, sans aucune trace de maladie, ce qui serait très onéreux. Une autre option consiste à envisager les patients receveurs eux-mêmes comme base de la circulation croisée : ils seraient alors attachés quelques temps à l’organe qu’ils s’apprêtent à recevoir.

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Illustration de l’application envisagée pour augmenter le nombre d’organes pouvant être utilisés pour des transplantations. Le receveur lui-même pourrait servir de base à la circulation croisée. Crédits : A. Hozain et J. O’Neill/Columbia Egineering

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L’équipe à l’origine de l’étude précise également que la technique pourrait être étendue à d’autres organes que les poumons : « Les modifications du circuit de circulation croisée xénogénique pourraient permettre l’investigation et la récupération d’autres organes humains, y compris le foie, le cœur, les reins et les membres ». Pouvoir « récupérer » ainsi des organes jugés inutilisables serait véritablement salvateur pour les patients en attente de greffe. Selon l’association France Transplant, entre 500 et 800 patients meurent chaque année faute d’avoir pu bénéficier d’une transplantation.

Source : Nature Medicine, A. Hozain et al.

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