Expérience réussie chez le cochon ! © timestudia, Fotolia

Santé

Poumons artificiels : une transplantation réussie chez le cochon

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Des chercheurs américains ont fabriqué des poumons synthétiques à partir de cellules de cochon et les ont greffés à quatre animaux adultes. Cette expérience apporte un nouvel espoir de voir un jour se réaliser ce type d'opération chez l'homme, chez des patients en attente de greffe.

En France, environ 400 à 500 personnes attendent une greffe pulmonaire, un nombre en hausse d'après l'agence de biomédecine ; pour un greffon, il y aurait 1,6 personne en attente. C'est pourquoi l'utilisation de poumons artificiels apparaît comme une piste de recherche intéressante pour pallier à cette pénurie.

En 2014, une équipe de l'University of Texas Medical Branch à Galveston aux États-Unis avait déjà réussi à fabriquer du poumon en laboratoire (voir article ci-dessous). Dans un nouvel article paru dans Science Translational Medicine, ces mêmes chercheurs décrivent une expérience réussie de transplantation chez le cochon. Quatre poumons artificiels ont été fabriqués grâce à une sorte d'échafaudage protéique. Ce support ou « squelette » a été créé à partir de matériaux provenant de poumons, mais après avoir retiré les cellules pour ne contenir que des protéines. Ces supports ont été placés dans un récipient avec du liquide nutritif et les chercheurs ont ajouté des cellules pulmonaires provenant de chaque animal à greffer. Les poumons se sont ainsi formés dans le bioréacteur pendant 30 jours avant la greffe.

Pas de rejet de greffe avec le poumon synthétique

Les quatre cochons ont reçu chacun un poumon. Ils semblaient en bonne santé et ont survécu deux mois après l'opération. Deux semaines après la greffe, le poumon artificiel possédait un réseau de vaisseaux sanguins. Les poumons se sont même développés sans que les chercheurs aient besoin de donner des facteurs de croissance aux cochons. Il n'y a pas eu de rejet de greffe.

Cependant les chercheurs n'ont pas testé l'efficacité fonctionnelle des poumons, du point de l'oxygénation. Dans un communiqué, Joaquin Cortiella, l'un des auteurs de ces travaux, a expliqué que « Même après deux mois, le poumon biosynthétique n'était pas encore assez mature pour que nous arrêtions la respiration de l'animal sur le poumon normal et la passions sur le seul poumon biosynthétique. » D'autres travaux seront donc nécessaires pour savoir si ce poumon permet des échanges gazeux efficaces. D'après les auteurs, il faudra attendre cinq à dix ans pour arriver à fabriquer des poumons artificiels susceptibles d'être greffés à des patients, à titre compassionnel, c'est-à-dire en danger de mort.

Pour en savoir plus

Première : un poumon artificiel créé en laboratoire !

Article d'Agnès Roux paru le 20 février 2014

Une équipe états-unienne vient de construire les premiers poumons artificiels humains. Ce travail pourrait révolutionner la médecine régénérative et mettre un point final aux problèmes de dons d'organes. Futura-Sciences décrit la procédure unique qui a conduit à cet exploit.

Le don d’organes sauve des vies mais ne suffit pas à soigner tous les malades qui ont besoin d'une greffe. Pour répondre à la demande, plusieurs équipes se sont engagées dans la course à la fabrication d'organes artificiels. Les progrès dans ce domaine fleurissent à vue d'œil et les chercheurs sont déjà parvenus à reconstituer des organes incomplets mais plus ou moins fonctionnels, comme un œil, un foie et même un cerveau à partir de cellules souches.

L'un des organes les plus délicats à reconstituer est probablement le poumon. « Les poumons sont très complexes car ils sont composés de plusieurs types cellulaires, explique Joaquim Cortiella, un chercheur de l'University of Texas Medical Branch(États-Unis). Les cellules qui composent sa structure externe sont extrêmement différentes de celles localisées profondément dans les tissus. »

Sur cette image on peut observer le poumon avant (à gauche) puis après (à droite) avoir été reconstruit. © University of Texas Medical Branch

Mais cela ne l'effraie pas pour autant « Beaucoup de monde nous demande pourquoi nous travaillons avec un organe si compliqué, ajoute-t-il. Je leur réponds que les potentialités sont telles que nous nous devons d'essayer. » En effet, les transplantations de poumons sont souvent l'unique traitement possible pour soigner certaines maladies incurables comme la mucoviscidose. Cependant, les greffes réussies sont rares et il est en général très ardu de trouver un donneur compatible. « De nombreux patients décèdent avant même d'avoir pu tenter l'opération. »

Un poumon artificiel en seulement quatre semaines

Afin de mieux répondre à la demande, Joaquim Cortiella et son équipe travaillent avec ardeur pour fabriquer des poumons artificiels utilisables pour une greffe. En 2010 déjà, les scientifiques avaient réussi à créer un poumon à partir de cellules souches embryonnaires de souris. Dans cette étude, ils avaient détruit les cellules d'un poumon de rat par plusieurs cycles de congélation-décongélation puis avaient utilisé cette carcasse pulmonaire comme support pour faire croître de nouvelles cellules. Cette fois-ci, ils ont atteint un stade supérieur jamais égalé en appliquant cette technique chez l'Homme.

Pour parvenir à cette prouesse, les chercheurs ont utilisé les poumons de deux adolescents décédés à la suite d'un accident. Ils ont tout d'abord détaché les cellules pulmonaires de l'un d'eux par une technique identique à celle utilisée chez le rat. Des cellules saines ont ensuite été prélevées de l'autre poumon et placées sur ce squelette pulmonaire composé principalement d'élastine et de collagène. Le tout a alors été immergé dans une solution nutritive pendant quatre semaines. Au cours de cette période, les cellules se sont peu à peu développées jusqu'à former un poumon tout neuf.

La greffe de poumons artificiels n’est pas pour tout de suite

Pour vérifier l'efficacité de cette technique, les chercheurs l'ont reproduite une seconde fois : l'expérience a à nouveau été couronnée de succès. « Nous avons utilisé les moyens du bord pour réaliser cette recherche, raconte Joan Nichols, la directrice de l'étude. Le poumon a d'ailleurs poussé dans un aquarium acheté dans un magasin pour animaux ! »

Ce travail prometteur ouvre la voie vers l'utilisation de poumons artificiels en vue d'une greffe. « Mais de nombreux travaux restent à faire, explique la chercheuse. Il faudra probablement attendre plus de dix ans avant que les poumons artificiels voient le jour dans les salles d’opération. » Dans le futur proche, les scientifiques souhaiteraient tester l'activité de ce poumon chez le cochon.

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