De la peau, du sang, des spermatozoïdes… Bientôt un cœur ou un cerveau reconstruits entièrement à partir de nos cellules souches... Que reste-t-il encore à inventer avant la création d’un homme entièrement bio-artificiel ?
Ces découvertes apparaissent régulièrement dans les rubriques "Sciences" ou "Santé" des médias : "des scientifiques ont réussi à synthétiser du sang à partir de cellules souches", "le pentagone fait repousser des muscles"... Serait-il possible de faire pousser un corps humain en laboratoire, de la tête aux pieds ? Au-delà de la science-fiction et des images de Frankenstein qui viennent immédiatement à l'esprit, faisons le point sur les organes bio-artificiels qui, grâce aux cellules souches, existent ou sont en passe de devenir réalité.
Image Flickr/Dan SanDonkey
L'I-Stem, (l'institut des cellules souches pour le traitement et l'étude des maladies monogéniques), emmené par le neurophysiologiste Marc Peschanski, est parvenu à recréer l'ensemble d'un épiderme à partir de cellules souches embryonnaires. Le résultat de ces recherches, publié dans la revue The Lancet en novembre 2009, laisse entrevoir la possibilité de disposer de ressources de peau illimitées, permettant de traiter les grands brûlés et les patients atteints de maladies génétiques.
La technique de culture cellulaire permettant de produire une petite surface de peau existe déjà, mais elle demande au moins trois semaines d'attente pour le patients, et n'élimine pas les risques de rejet immunitaire et de transmission de maladies. D'après le site de l'Inserm,"l’accès rapide à un nombre illimité de cellules capables de donner un épiderme bien constitué, parfaitement contrôlé en laboratoire avant utilisation, serait donc une réponse aux problèmes posés par les techniques existantes".
Deux chercheurs français ont réussi, en 2011, la première auto-transfusion humaine de globules rouges. Ces dernières ont été produites à partir de cellules souches hématopoïétiques humaines, capables de fabriquer tous les types de cellules sanguines. Elles ont permis aux chercheurs de cultiver des milliards de globules rouges, ensuite réinjectées chez le donneur. Ils ont constaté que ces cellules avaient la même durée de vie que les "classiques". Conclusion : appliquée à grande échelle, cette méthode peut devenir une source de transfusion, et permettre de palier au manque de donneurs de sang.
Le Pentagone finance un programme de médecine régénérative, dont le but est de développer des techniques novatrices pour soigner ses soldats blessés. L'équipe de l'Université de Pittsburgh a ainsi réussi à faire repousser une partie des muscles endommagés de quatre soldats. L'essai clinique, toujours en cours, repose sur la construction d'un échafaudage à partir de protéines provenant de l'intestin de cochon. Inséré dans le membre blessé, cet échafaudage permet au tissu de se régénérer partiellement.
Produire des spermatozoïdes à partir de cellules germinales : c'est pour l'instant possible... sur les souris. Des scientifiques allemands et israéliens avancent à grand pas dans ce domaine, et laissent entrevoir la possibilité pour les hommes stériles d'avoir des enfants naturels. Pour cela, les scientifiques doivent recréer en laboratoire un environnement similaire à celui d'un testicule, et y insérer les cellules germinales prélevées chez l'homme (ce sont elles qui sont responsables de la production de spermatozoïdes).
Le diabète est une maladie qui se caractérise par un déficit de la production d’insuline. L’enjeu, pour la médecine, est donc de réussir à recréer les cellules qui, au sein du pancréas, sont responsables de la production de cette hormone. L’étape suivante : réinjecter ces cellules chez les personnes souffrant de diabète de type 1, qui doivent mesurer leur taux d’insuline dans le sang plusieurs fois par jour, et le réguler en conséquence.
Cette prouesse a été accomplie en 2009 par des chercheurs brésiliens et américains qui ont injecté chez 23 personnes des cellules souches prélevées dans leur moelle osseuse. 20 des 23 patients ont pu se passer de leurs piqûres quotidiennes pendant plusieurs mois d’affilée, l’un tenant même plus de quatre ans sans injection.
2010 a vu l’annonce d’un poumon bio-artificiel… Certes, ce poumon est celui d’une souris. Mais cet appareil respiratoire, s’il peut être appliqué à l’homme, représente une véritable révolution. Une équipe du département d’ingénierie biomédicale de Yale a commencé par prélever un poumon de rat adulte, pour ensuite en éliminer toutes les cellules et n’en garder que la charpente. Les scientifiques ont alors réinjectés plusieurs types de cellules dans le poumon « nu », qui a repris un aspect normal en quelques jours. Il a ensuite été greffé chez un rat, et a fonctionné normalement pendant environ deux heures.
Patience toutefois, ces travaux ne pourront pas être appliqués à l'homme avant plusieurs années, peut-être même plusieurs décennies. En attendant, regardez ce processus en vidéo :
A Los Angeles, l'équipe du Cedars-Sinai Heart Institute a utilisé, peu ou prou, la même technique que celle utilisée dans le cas du pancréas (voir plus haut) : le prélèvement et l'injection de cellules souches provenant de la personne malade, ici un patient de 39 ans victime d'une attaque cardiaque. L'équipe du docteur Marbán a tout d'abord prélevé un morceau du myocarde du patient, de la taille d'un demi-raisin. Il a ensuite été cultivé pendant environ quatre semaines : plusieurs millions de cellules disponibles ont alors été réimplantées dans les artères coronaires. Principal inconvénient de cette méthode : sa durée, quatre semaines pendant lesquelles le patient doit rester en bonne santé.
Les cellules souches, encore et toujours... En septembre 2010, une équipe italienne a publié les résultats d'une étude de 10 ans : la reconstruction en laboratoire de cornée grâce à des cellules souches autologues (issues du même patient), puis leur transplantation sur 112 patients souffrant des conséquences de brûlures oculaires, et le suivi à long terme de cet échantillon. Le pourcentage de réussite dépasse les 75%.
Ici, on s'approche tout près de la fiction... Imaginez que l'on puisse insérer une barrette de mémoire dans votre cerveau, comme on le fait avec votre ordinateur... Encore une fois, ce sont les rats qui ont le privilège de découvrir, plusieurs années avant nous, les dernières avancées technologiques. En 2001, une équipe de l'université de Chicago constate que les rats âgés ont plus de mal que les jeunes à se rappeler comment sortir d'un labyrinthe. Les chercheurs ont donc cultivé des cellules souches fœtales, et les ont injecté dans le cerveau des vieux rats. Celles-ci ont automatiquement migré vers la zone du cerveau associée avec la mémoire dans l'espace. Pour les scientifiques, cette découverte pourrait ouvrir la voie à un traitement des maladies cérébrales liées à la vieillesse, Alzheimer notamment.
Armelle Loiseau
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