Une machine à foie qui sauve des vies

Les foies humains et les lignées cellulaires étant extrêmement rares en raison d'une pénurie de donneurs, les chercheurs travaillant à prolonger la vie des patients atteints d'insuffisance hépatique se sont tournés vers les foies de porc au cours de la dernière décennie comme méthode potentielle à court terme pour détoxifier le sang humain. Un tel traitement pourrait faire une différence de vie ou de mort, permettant à un patient de régénérer son propre foie ou de trouver une greffe.

Depuis 1997, quelque 200 personnes ont été traitées dans le monde avec des foies de porc entiers, par une méthode coûteuse et lourde dans laquelle le sang d'un patient est passé à travers un foie de porc fraîchement extrait. Bien que certaines personnes aient été maintenues en vie pendant un jour ou deux de cette manière, les foies de porc meurent généralement deux à six heures après le début de la procédure, tués par des anticorps humains. Et le processus est controversé en raison des inquiétudes que les patients pourraient contracter un virus ou un micro-organisme porcin.

C'est pourquoi les chercheurs se sont tournés vers les cellules hépatiques de porc, appelées hépatocytes porcins, dans le but de créer une nouvelle classe d'appareils de dialyse hépatique. Aujourd'hui, la clinique Mayo de Rochester, dans le Minnesota, annonce des progrès importants vers la création d'un tel appareil. Sa machine maintient en vie des grappes de cellules de porc bien plus longtemps que la durée de vie typique d'un organe disséqué entier. Et le sang humain est séparé avant d'entrer dans la machine, ce qui réduit le nombre de globules blancs qui, autrement, attaqueraient les cellules porcines utiles.

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Bien que les essais cliniques sur l'homme soient dans au moins deux ans, le chercheur principal Scott L. Nyberg affirme que sa machine, appelée Spheroid Reservoir Bioartificial Liver, a été testée avec succès fin 2005 dans une étude préclinique sur des chiens souffrant d'insuffisance hépatique d'origine médicamenteuse.

Les chiens traités avec notre machine ont vécu plus longtemps et n'ont pas développé de signes de gonflement du cerveau et de mort cérébrale, tandis que les chiens témoins non traités ont développé ces manifestations d'insuffisance hépatique, explique Nyberg, qui est également chirurgien transplanteur. Alors que la première étude ne concernait que six animaux, les résultats étaient suffisamment encourageants pour que l'équipe de Nyberg affine ses deux prototypes de dispositifs pour davantage de tests sur les chiens et les primates. Leur objectif ultime : un appareil capable de maintenir en vie un patient souffrant d'insuffisance hépatique pendant des semaines, voire des mois.

Si tout se passe bien, le groupe pourrait effectuer des tests cliniques de phase I sur des humains atteints d'insuffisance hépatique aiguë en 2008. Nous voulons prolonger la durée de vie des cellules et la durée du traitement, dit Nyberg, rappelant un cas dans lequel un patient adolescent est décédé 14 heures avant qu'un foie de donneur ne soit disponible. Un appareil comme celui-ci aurait pu la garder en vie juste un jour de plus.

Le foie Mayo ressemble vaguement à un aquarium posé sur une plate-forme métallique en porte-à-faux. Le réservoir est rempli d'un milieu liquide hautement oxygéné dans lequel Nyberg dépose jusqu'à 500 grammes d'hépatocytes de porc vivants. Le sang du patient traverse d'abord les membranes qui séparent les globules rouges et le plasma des globules blancs plus gros.

Le plasma et les petites cellules sanguines continuent leur circuit dans un tube immergé dans la suspension liquide de cellules de porc en grappes. La taille des pores de la membrane du tube permet au sang d'entrer et de sortir de la fibre creuse tandis que les hépatocytes éliminent la bile, l'ammoniac, l'urée et d'autres impuretés. La taille des pores empêche également les hépatocytes et les débris de cellules de porc de pénétrer dans le sang du patient.

La machine utilise un mouvement de bascule - 15 balançoires par minute - pour baigner les cellules hépatiques dans les nutriments afin qu'elles puissent survivre plus longtemps et mieux fonctionner. Dans les tests sur chiens, dit Nyberg, les cellules sont restées pleinement actives dans le réservoir pendant 48 heures consécutives de détoxification du sang. Il dit qu'il a maintenu des cellules hépatiques de porc métaboliquement viables dans l'appareil jusqu'à un mois, et ne voit aucune raison pour laquelle les humains ne pourraient pas être maintenus en vie tout en étant attachés à l'appareil pendant au moins aussi longtemps.

Rien que pour ces réalisations, Nyberg et le directeur du laboratoire Bruce Amiot méritent des félicitations, a déclaré le Dr Mehmet Toner, professeur de génie biomédical et de chirurgie à la Harvard Medical School, spécialisé dans la préservation des tissus hépatiques. Étant donné que l'oxygénation des cellules hépatiques est un problème clé pour les conserver dans un dispositif externe, cette approche est un bon pas en avant, a-t-il déclaré. Nyberg a toujours été très bon dans ses contrôles et ses études, et les cellules porcines sont définitivement meilleures que les lignées cellulaires humaines préservées dans l'état actuel des choses.

Toner explique que quelques efforts de recherche en dialyse hépatique ont utilisé des cellules humaines conservées cryogéniquement, mais ces cellules perdent la plupart de leurs attributs de nettoyage du foie lors du processus de congélation. Les cellules humaines vivantes sont très difficiles à trouver en raison du manque de donneurs.

Un autre aspect crucial du dispositif de Nyberg est qu'il encourage les cellules hépatiques de porc à se former rapidement en agrégats appelés sphéroïdes. Contrairement aux cellules hépatiques isolées, qui perdent leur fonctionnalité à mesure qu'elles s'aplatissent avec le temps, les sphéroïdes de cellules hépatiques, qui ressemblent à peu près à un ballon de football microscopique, remplissent les fonctions vitales du foie à un taux métabolique beaucoup plus élevé. La création d'une machine capable de maintenir en vie un très grand nombre de cellules hépatiques et biochimiquement actives est essentielle, explique Nyberg, car seuls les hépatocytes primaires isolés directement d'un foie - humain ou animal - ont été montrés pour effectuer toutes les activités de purification nécessaires simultanément.

La machine de Nyberg, si elle réussit, comblerait un énorme vide technologique. Aujourd'hui, il n'y a pas de tests actifs approuvés par la FDA d'un dispositif hépatique externe aux États-Unis, selon l'American Society for Artificial Internal Organs. Pendant ce temps, environ 17 000 Américains sont sur des listes d'attente pour une greffe du foie, avec moins de 5 000 foies disponibles chaque année. Quelque 40 000 Américains meurent chaque année de maladies du foie.

Bien sûr, Nyberg n'est pas le seul appareil à cellules porcines en cours d'élaboration. Plusieurs autres laboratoires d'entreprises et universitaires travaillent sur des appareils, mais Toner affirme que les efforts de Nyberg se distinguent par la durée de vie des cellules et la capacité globale de la machine à nettoyer le sang. Il existe une application de niche vitale pour le dispositif porcin dans le sens où il maintient le patient en vie pendant qu'un traitement est recherché ou pendant que des donneurs humains deviennent disponibles, ajoute-t-il.

Pendant ce temps, d'autres chercheurs tentent de créer des foies de porc génétiquement modifiés qui pourraient être transplantés chez l'homme, mais cela reste lointain et controversé.

Ce sur quoi tous les chercheurs s'accordent, cependant, c'est que les tissus de porc sont plus sûrs que les tissus d'autres animaux parce que les humains ont relativement peu de maladies en commun avec les porcs.

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