Un pancréas dans une capsule

Il y a quatorze ans, pendant les moments les plus sombres de la guerre des cellules souches opposant les scientifiques américains à la Maison Blanche de George W. Bush, on pouvait compter sur un groupe d'avocats pour encourager la recherche utilisant des cellules d'embryons humains : les parents d'enfants atteints de type 1 Diabète. Motivés par des scientifiques qui leur ont dit que ces cellules conduiraient à des remèdes incroyables, ils ont dépensé des millions en publicités télévisées, en lobbying et en d'innombrables appels téléphoniques au Congrès.

Aujourd'hui, le premier test d'un traitement du diabète de type 1 utilisant des cellules souches a enfin commencé. En octobre, un homme de San Diego s'est fait insérer deux sachets de cellules pancréatiques cultivées en laboratoire, dérivées de cellules souches embryonnaires humaines, dans son corps par des incisions dans le dos. Deux autres patients ont depuis reçu le pancréas de remplacement, conçu par une petite société de San Diego appelée ViaCyte.

C'est une étape importante, en partie parce que l'étude ViaCyte n'est que la troisième aux États-Unis de tout traitement basé sur des cellules souches embryonnaires. Ces cellules, une fois retirées des embryons humains à un stade précoce, peuvent être cultivées dans une boîte de laboratoire et conserver la capacité de se différencier en n'importe lequel des types de cellules et de tissus du corps. Une autre étude, annulée depuis, a traité plusieurs patients atteints de lésions de la moelle épinière (voir Geron Shuts Down Pioneering Stem-Cell Program et Stem-Cell Gamble), tandis que des tests de transplantation de cellules de rétine cultivées en laboratoire dans les yeux de personnes devenant aveugles sont en cours. (voir Les cellules souches semblent sûres dans le traitement des maladies oculaires).

Le diabète de type 1 est particulièrement difficile pour les enfants. S'ils ne gèrent pas correctement leur glycémie, ils pourraient souffrir de lésions nerveuses et rénales, de cécité et d'une durée de vie raccourcie.

Les patients de type 1 doivent constamment surveiller leur glycémie à l'aide de piqûres au doigt, chronométrer soigneusement quand et ce qu'ils mangent, et s'injecter régulièrement de l'insuline que le pancréas devrait fabriquer. L'insuline, une hormone, déclenche l'élimination de l'excès de glucose du sang pour le stockage dans les graisses et les muscles. Chez les diabétiques de type 1, le pancréas ne survit pas parce que leur propre système immunitaire a attaqué et détruit les îlots pancréatiques, les minuscules amas de cellules contenant les cellules bêta sécrétant de l'insuline.

La routine est particulièrement difficile pour les enfants, mais s'ils ne gèrent pas correctement leur glycémie, ils pourraient souffrir de lésions nerveuses et rénales, de cécité et d'une durée de vie raccourcie. Pourtant, malgré des années de recherche, il n'y a toujours rien à offrir aux patients, déclare Robert Henry, médecin à l'Université de Californie à San Diego, dont le centre effectue les chirurgies pour ViaCyte.

Henry exagère légèrement le cas, mais pas beaucoup. Il existe ce qu'on appelle le protocole d'Edmonton, une technique chirurgicale décrite pour la première fois dans le Journal de médecine de la Nouvelle-Angleterre en 2000. Il utilisait des îlots prélevés sur des cadavres ; en les transplantant, les médecins de l'Université de l'Alberta ont réussi à empêcher leurs sept premiers patients d'avoir recours à l'insuline pendant une année entière.

Cependant, les premiers espoirs pour le Protocole d'Edmonton ont été rapidement tempérés. Environ la moitié seulement des patients traités sont restés sans insuline à long terme, et la procédure, qui est toujours considérée comme expérimentale aux États-Unis, n'est pas payée par l'assurance. Il oblige les bénéficiaires à prendre de puissants médicaments immunosuppresseurs à vie. Les pancréas de donneurs appropriés sont extrêmement rares.

Le premier succès du protocole d'Edmonton est survenu seulement deux ans après la découverte des cellules souches embryonnaires, en 1998. Ceux qui réclamaient un traitement contre le diabète se sont rapidement fixé un nouvel objectif : associer quelque chose comme le protocole d'Edmonton à la technologie des cellules bêta cultivées en laboratoire, dont les réserves sont théoriquement infinies.

Cette capsule biocompatible est conçue pour protéger les cellules pancréatiques fabriquées.

Nous avons eu la preuve du concept que la transplantation restaure la fonction bêta et l'indépendance de l'insuline, déclare Richard Insel, directeur scientifique de la Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF), une organisation à but non lucratif qui compte 300 000 membres. Il était donc évident que si nous avions une autre source de cellules rechargeable, un grand nombre [de personnes] en bénéficierait.

C'est pourquoi la FRDJ a lutté contre les restrictions menacées par la Maison Blanche de Bush, et pourquoi ses membres étaient derrière une initiative électorale en 2004 en Californie qui a créé le California Institute for Regenerative Medicine, une agence d'État autorisée à dépenser 3 milliards de dollars pour la recherche sur les cellules souches. L'institut californien a accordé à ViaCyte six subventions d'une valeur de 39 millions de dollars, soit plus que toute autre entreprise, et FRDJ a investi directement 14 millions de dollars supplémentaires.

Bien que l'idée de cultiver des cellules bêta de remplacement soit conceptuellement simple, dans la pratique, elle s'est avérée plus difficile à exécuter que quiconque ne l'imaginait. Lorsque je suis arrivé chez ViaCyte il y a 12 ans, le remplacement cellulaire par les cellules souches était si évident. Nous avons tous dit: 'Oh, c'est le fruit à portée de main', déclare Kevin D'Amour, directeur scientifique de l'entreprise. Mais il s'est avéré que c'était une noix de coco, pas une pomme.

L'un des défis consistait à faire en sorte que les cellules souches se transforment en véritables cellules pancréatiques fonctionnelles, en particulier les cellules bêta sécrétant de l'insuline. Parce qu'une recette pour le faire s'est avérée insaisissable, l'approche de ViaCyte consiste à développer des cellules pancréatiques immatures, en comptant sur le corps pour faire le travail de les transformer en véritables cellules bêta.

Le deuxième problème est de savoir comment échapper au système immunitaire d'un patient, qui attaquera toute cellule transplantée. La solution de ViaCyte est une capsule à mailles en plastique, qu'elle remplit d'environ 40 millions de cellules pancréatiques immatures qu'elle cultive dans son laboratoire de San Diego. Le but de la capsule est de filtrer les cellules T tueuses du système immunitaire, qui sont trop grosses pour passer à travers les mailles fines, tout en permettant aux cellules transplantées de se nourrir de la circulation sanguine, ainsi que de détecter la glycémie et de réagir.

Certains scientifiques sont convaincus que les cellules dans des sacs seront la réponse au diabète de type 1.

Les données animales que ViaCyte a fournies à la Food and Drug Administration des États-Unis l'année dernière afin de recevoir l'approbation de l'essai sur l'homme ont montré que les cellules produisaient de l'insuline, du glucagon (sécrété en réponse à un faible taux de sucre dans le sang) et de la somatostatine, une hormone de croissance, et avec succès glycémie régulée, du moins chez la souris.

Bien que l'essai actuel sur l'homme vise principalement à tester la sécurité, Henry soupçonne que ses patients pourraient voir une certaine réduction de leur besoin d'injection d'insuline. Du premier patient, dont l'identité n'a pas été divulguée, Henry dit qu'il a déjà récupéré un sac de test, qui, selon lui, semble fonctionner correctement. Personne ne sait combien de temps les cellules implantées survivront, mais il est certain que les patients devront faire installer périodiquement de nouveaux implants.

Au moins deux autres groupes disent avoir également contrôlé le diabète chez les rongeurs et pourraient bientôt commencer leurs propres essais. L'un est BetaLogics Venture, une filiale du géant pharmaceutique Johnson & Johnson, qui a annoncé l'année dernière avoir inversé le diabète chez la souris en utilisant ce que ses brevets décrivent comme un échafaudage à base de fil dans une coque en polyester. Quel que soit le dispositif exact, il est semé avec ce que le scientifique de Johnson & Johnson, Alireza Rezania, appelle des cellules de stade 7 – des îlots pas tout à fait matures, mais pas aussi immatures que les précurseurs de ViaCyte non plus.

Douglas Melton, biologiste à l'Université de Harvard qui a deux enfants atteints de diabète de type 1, craint que le système ViaCyte ne fonctionne pas. Il pense que des dépôts de tissu fibrotique et cicatriciel vont se déposer sur les capsules, privant les cellules à l'intérieur d'oxygène et bloquant leur capacité à détecter le sucre et à libérer de l'insuline. Melton pense également que les cellules immatures pourraient prendre jusqu'à trois mois pour devenir pleinement fonctionnelles. Et beaucoup ne deviendront pas des cellules bêta, se transformant plutôt en d'autres types de cellules pancréatiques.

Melton dit que l'inefficacité du système signifie que l'entreprise aurait besoin d'un appareil de la taille d'un lecteur DVD pour avoir suffisamment de cellules bêta pour traiter efficacement le diabète. ViaCyte dit qu'il pense que 300 millions de ses cellules, soit environ huit de ses capsules, suffiraient. (Chaque capsule contient un volume de cellules inférieur à un bonbon M&M.) En octobre dernier, le groupe de Melton a annoncé qu'il avait réussi à faire pousser des cellules bêta fonctionnelles pleinement matures en laboratoire, une première scientifique qui a nécessité plus de 10 ans d'essais et de tests. recherche d'erreur. Melton pense que l'implantation de cellules matures permettrait à un pancréas bioartificiel de commencer à fonctionner immédiatement.

Pour encapsuler ses cellules, Melton a travaillé avec le bio-ingénieur Daniel Anderson du MIT pour développer leur propre capsule. Anderson ne veut pas dire exactement comment cela fonctionne, mais un récent dépôt de brevet de son laboratoire décrit un récipient composé de couches d'hydrogels, certaines contenant des cellules et d'autres des anti-inflammatoires pour empêcher la capsule de se recouvrir de tissu fibreux. Melton et Anderson sont réticents à discuter de leurs résultats. Nous avons quelques succès dont nous sommes très enthousiastes, dit Anderson. En fin de compte, nous avons des raisons de croire qu'il est possible d'utiliser les cellules de Doug dans nos appareils et de guérir le diabète chez les animaux.

Après les guerres des cellules souches, puis une décennie à essayer de concrétiser les promesses de la technologie, Henry se dit convaincu que les cellules contenues dans des sacs vont être la réponse au diabète de type 1. Il est conscient que guérir les rongeurs ne garantit pas que la technologie aidera les gens, mais il dit que l'essai clinique qu'il mène est un autre d'une série de petites étapes vers une vie bien améliorée pour des millions de personnes. Je suis tellement convaincu que c'est l'avenir, dit-il.

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