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Reprogrammer des cellules cardiaques... en pacemaker biologique

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Les pacemakers artificiels seront-ils remplacés par des pacemakers biologiques ? Après une décennie de travail acharné, des chercheurs américains ont transformé des cellules musculaires cardiaques en cellules pacemakers, celles qui permettent au cœur de battre en rythme. Comment ? Grâce à un seul gène, Tbx18, transféré via un virus.

Aujourd'hui, certains patients avec de graves troubles cardiaques se voient opérés et équipés d'un pacemaker, comme on le voit à l'image. Même si l'outil prolonge la vie, il n'est pas sans contrainte, car il faut changer les piles tous les 5 à 7 ans en moyenne, ce qui implique de la chirurgie lourde et régulière. Cette nouvelle technique de pacemaker biologique, si elle montre son efficacité et sa durabilité, pourrait nécessiter un seul et unique traitement. © Lucien Monfils, Wikipédia, cc by sa 3.0

Le cœur est une pompe perfectionnée. Quelques milliers de cellules spécialisées, logées dans le nœud sinusal, dans la partie supérieure de l'oreillette droite, génèrent une impulsion électrique qui se répand de proche en proche, de manière à donner son rythme au myocarde. Le cœur bat ainsi de manière coordonnée.

Ces cellules autorythmiques, qu'on qualifiera de pacemakers, se montrent parfois défaillantes. La pompe s'emballe ou, au contraire, ralentit dangereusement, à tel point que parfois elle s'arrête. Pour éviter cela, les médecins intègrent des dispositifs électriques, les pacemakers, directement dans le corps des patients pour que la machine prenne le relais. Mais les piles doivent être changées régulièrement, tandis qu'il faut réopérer régulièrement les enfants malades, chez qui le cœur grandit, alors que l'outillage électronique ne suffit plus. Sans compter les risques de piratage !

Si certains scientifiques tentent d'améliorer l'autonomie des batteries, d'autres essaient de compenser la technologie en créant des pacemakers biologiques. Un grand pas dans cette direction vient d'être effectué par des chercheurs du Cedars-Sinai Heart Institute de Los Angeles. En transformant des cellules musculaires cardiaques en cellules pacemakers chez des cochons d'Inde, ils laissent entrevoir l'espoir d'appliquer un jour la thérapie à l'Homme.

L'impulsion électrique qui permet le battement cardiaque coordonné prend son origine au sommet de l'oreillette droite du cœur (en haut à gauche sur cette animation), au niveau du nœud sinusal, riche en cellules pacemakers. Le signal se répand aux cellules musculaires cardiaques des oreillettes puis se retrouve centralisé au niveau du nœud atrio-ventriculaire, à l'origine de la coordination du mouvement des ventricules. En dessous, le tracé montre les signaux repérés par électrocardiogramme. © Kalumet, Wikipédia, cc by sa 3.0

Tbx18, créateur de cellules pacemakers

À l'aide d'un virus inoffensif, les auteurs ont inséré le gène Tbx18 dans le cœur de sept rongeurs. Ce gène, retrouvé aussi bien chez ces animaux que chez l'Homme, joue un rôle central dans le développement embryonnaire des cellules pacemakers. Peu à peu, les cellules cardiaques se transforment : elles perdent en volume et s'affinent, prenant alors les caractéristiques physiques des cellules autorythmiques.

Mais ce n'est pas qu'une histoire d'apparence : chez cinq rongeurs, l'impulsion électrique nécessaire à chaque battement provenait partiellement de ces cellules pacemakers induites. En moyenne, 9,2 % d'entre elles s'activaient spontanément. Voici la preuve que le concept est réaliste !

La nouvelle ère des pacemakers biologiques

Ces scientifiques travaillaient depuis une dizaine d'années sur la mise au point d'un pacemaker biologique et viennent de réaliser une grande avancée en la matière avec cette étude publiée dans Nature Biotechnology. Jusqu'à présent, les solutions proposées se limitaient à des cellules cardiaques capables de battre de manière autonome, sans coordination entre elles, ou à des cellules souches embryonnaires, efficaces mais risquant d'engendrer des tumeurs. Cette nouvelle alternative semble vraiment pertinente.

Reste désormais à approfondir les investigations pour améliorer encore la technique, et à tester d'autres modèles animaux avant de l'envisager dans des essais cliniques chez l'Homme. La médecine régénérative est en marche, et on pourrait bénéficier de ses premières applications dans les prochaines années...

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