III - L’intérêt du
clonage animal reproductif : recherche fondamentale et applications médicales
et pharmaceutiques
1. Le clonage et la
recherche biologique fondamentale
Le professeur THIBAULT énonce
ainsi les faits fondamentaux concernant le fonctionnement du vivant sur lesquels
les recherches relatives au clonage animal reproductif pourraient apporter des
lumières 12 :
- Quels sont les facteurs qui,
dans un ovocyte mûr, sont capables d’initier l’activation du génome de
l’œuf en développement à partir du stade 2, 4 ou 8-16 cellules ?
- Comment ces facteurs
peuvent-ils aussi initier l’activation de la totalité du génome d’un noyau
appartenant à une cellule différenciée qui n’était apparemment capable
d’utiliser que des gènes codant pour des protéines spécifiques du tissu
auquel il appartenait (protéines du lait pour la mamelle, kératine pour l’épiderme)
?
- Comment, au cours de la différenciation,
s’éteignent les gènes qui ne seront plus utilisés et comment, corrélativement,
s’activent les gènes spécifiques ?
De son côté, Jean-Paul RENARD
souligne que l’étonnant pouvoir « reprogrammateur » que manifeste le
cytoplasme de l’œuf reste aujourd’hui peu compris. « Il met en jeu des
remaniements complexes de l’organisation des protéines qui organisent le
noyau (la chromatine) et impose des états de conformation étroitement contrôlés
à la molécule support des gènes, l’ADN. Or cette plasticité fonctionnelle
du génome des cellules différenciées se manifeste aussi quand des cellules
acquièrent un comportement de cellules cancéreuses. Par exemple, des cellules
cancéreuses bronchiques sécrètent des hormones présentes normalement dans
l’hypophyse. Le clonage est donc, pour la recherche biomédicale, une voie
supplémentaire de recherche pour une meilleure compréhension des mécanismes
qui conduisent au dérèglement de l’activité des gènes. Il pourrait être
riche d’enseignement pour des études de base sur la différenciation et le
vieillissement cellulaires. » 13
Sur un ton plus caustique,
Jacques TESTART observe quant à lui que la réussite du clonage apporte
d’ores et déjà une démonstration scientifique qui « va à l’encontre de
la mystification généralisée qui voudrait nous faire croire au tout-génétique
: le clonage a démontré l’importance du facteur cytoplasmique pour contrôler
l’expression du génome, c’est-à-dire la dépendance du génétique par
rapport à des facteurs variés (épigénétiques, environnement) » 14.
2. Les ressources offertes
par l’association transgenèse-clonage
La naissance de la brebis Polly,
annoncée par le Roslin Institute au cours de l’été 1997, fit moins de bruit
que celle de Dolly, quelques mois plus tôt. Il est vrai que Polly avait été
clonée à partir d’un fibroblaste de fœtus, cellule moins différenciée que
celle utilisée pour la création de son illustre congénère. Elle n’en
constituait pas moins une nouveauté scientifique considérable puisqu’il
s’agissait du premier gros mammifère cloné porteur du gène d’une protéine
humaine : le facteur IX de coagulation 15. Cette application concrète du
clonage aux biotechnologies animales représente pour la transgenèse une avancée
notable.
La création d’animaux transgéniques
fait l’objet de recherches poussées depuis une dizaine d’années compte
tenu des applications qu’elle peut offrir, d’une part pour la production de
protéines thérapeutiques, d’autre part pour la transplantation chez
l’homme d’organes « humanisés » susceptibles de surmonter l’obstacle
immunitaire. Si les résultats sont restés jusqu’ici assez décevants, cela
tient en partie à la faible efficacité des méthodes employées ; le recours
au clonage par transfert nucléaire permettrait, selon les avis autorisés,
d’accomplir sur ce point des progrès très sensibles.
2.1. L’efficacité escomptée
du couplage transgenèse-clonage
La méthode de transgenèse la
plus couramment appliquée jusqu’ici consiste à injecter un fragment génétique
– une séquence d’ADN comportant un gène intéressant – dans un grand
nombre d’ovules fécondés. Quelques chromosomes incorporent ce fragment d’ADN
qui s’exprime alors dans cette cellule, dans les cellules filles, et chez
l’animal après la naissance. Celui-ci transmet le fragment d’ADN à sa
descendance.
Cette technique, dite de la
micro-injection, est lente, imprécise et peu rentable : 1 à 4 % des animaux nés
après de telles manipulations expriment la protéine recherchée. Si, en
revanche, on modifie génétiquement les cellules utilisées comme donneuses
lors d’un transfert nucléaire, le risque est nul d’obtenir un animal mosaïque
dont les cellules de la lignée germinale n’ont pas intégré le transgène et
qui ne peut, par conséquent, transmettre le nouveau caractère à sa
descendance. La transfection des cellules avant le clonage permet aussi, en théorie,
de modifier un génome de façon plus importante et plus précise en utilisant
des chromosomes artificiels ou en réalisant un remplacement de gène.
D’après les chercheurs du
Roslin Institute, le clonage, comparé à la micro-injection d’embryons,
permet de diminuer d’un facteur 2,5 le nombre de brebis nécessaires à
l’obtention d’un agneau transgénique.
Les cellules effectivement transfectées sont porteuses, outre le gène d’intérêt, d’un gène marqueur (codant par exemple une résistance à un antibiotique) et leur sélection est infiniment plus aisée à mettre en œuvre que des tests de détection sur embryon. De plus, le sexe est prédéterminé par la cellule donneuse, ce qui présente un intérêt particulier lorsque l’animal destiné à produire dans son lait une protéine codée par le transgène doit être impérativement une femelle. En outre, des lignées de cellules donneuses adéquatement transfectées peuvent être conservées et stockées avant leur utilisation au moment opportun. On notera enfin que le recours au clonage permet, une fois l’animal transgénique créé, de le multiplier en diffusant son génotype 16. Ainsi peut-on passer du cloné transgénique au transgénique cloné.
On signalera, pour conclure sur
ce point, l’expérience de transgenèse spermatique réalisée en 1999 à Hawaï
par l’équipe du docteur YANAGIMACHI 17. Utilisant la technique de l’ICSI,
les chercheurs ont injecté dans des ovocytes de souris des spermatozoïdes, débarrassés
de leur queue et de leur membrane protectrice et mélangés à des fragments
d’ADN codant un marqueur protéique fluorescent pour vérifier l’efficacité
de la transgenèse. Les embryons issus de cette fécondation in vitro ont été
transférés dans des souris porteuses. Près de 20 % des souriceaux qui sont nés
se sont révélés porteurs dans leur génome d’une à plus de cinquante
copies du gène marqueur. Ainsi a été démontrée la capacité d’un
spermatozoïde nu de capter un gène étranger et de permettre son transfert
dans le génome de l’embryon.
Selon Bernard JÉGOU, directeur
à l’INSERM du groupe d’étude de la reproduction chez le mâle, « si la
technique marche aussi bien sur le bétail que sur la souris, il est probable
que les investissements sur le clonage d’adulte perdront une grande part de
leur intensité ». 18
2.2. Transgenèse ciblée et
création de nouveaux modèles animaux
Le clonage par transfert nucléaire
peut être précédé d’une intégration ciblée du transgène dans la séquence
d’ADN dont on souhaite modifier le fonctionnement. Ces stratégies
d’intervention sur le génome sont déjà mises en œuvre chez la souris à
partir de cellules souches embryonnaires qui peuvent se maintenir en culture
pendant de longues périodes mais conservent leur capacité de participer
ensuite au développement. Ces outils cellulaires ne sont pas encore disponibles
chez des mammifères plus proches de l’homme mais plusieurs laboratoires, dont
celui de l’INRA, tentent d’obtenir ce résultat à partir de cellules fœtales
ou embryonnaires 19.
La transgenèse ciblée est
donc « une véritable microchirurgie génétique » 20 qui peut être utilisée
pour fabriquer des modèles animaux de maladies humaines. On songe, dans un
premier temps, à la mucoviscidose mais aussi, ultérieurement, au diabète, à
la maladie de Parkinson et à la dystrophie musculaire pour lesquels on ne
dispose pas, aujourd’hui, de traitements parfaitement efficaces.
Le marché des modèles
animaux, indique Jean-Paul RENARD, est estimé aujourd’hui à environ 1
milliard de francs par an et intéresse évidemment les grands groupes
pharmaceutiques et les équipes biomédicales. Il pourrait en outre s’ouvrir
à des nouvelles demandes de nature très différente, telles que la production
d’un lait de vache « maternisé » ou d’une viande sans prion.
2.3. La production de protéines
thérapeutiques
« Un animal », écrit
Jean-Paul RENARD, « est un biotransformateur très efficace, capable de
transformer des aliments simples, comme l’herbe, en composés complexes, comme
le lait qui contient plus d’une centaine de protéines différentes. Plusieurs
protéines de lait, comme les caséines ou la protéine du petit lait, ne sont
produites que par les cellules de la glande mammaire car leurs gènes sont régulés
par des séquences d’ADN ne fonctionnant que dans ce tissu. Si on associe ces
séquences à celles de gènes codant pour une molécule d’intérêt thérapeutique
[…], cette molécule sera produite dans le lait […]. Disposer d’emblée,
avec le clonage, de plusieurs animaux à forte production laitière comme la
vache, c’est non seulement réduire le coût de production de la molécule,
mais c’est aussi s’imposer rapidement sur de nouveaux marchés. » 21
Divers grands groupes financent
une importante activité de recherche dans ce domaine avec la perspective d’un
marché mondial dont la fourchette d’estimation se situe entre 40 et 55
milliards de francs. On citera ci-après quelques-uns des centaines de projets
actuellement à l’étude.
Genzyme Transgenics (Framingham,
Massachusetts, Etats-Unis) a rapporté récemment 22 le clonage, par transfert
d’une cellule embryonnaire ayant intégré le transgène, de trois chèvres
transgéniques produisant l’antithrombine III humaine, molécule présente
dans le sang et dont le déficit génétique se traduit par la manifestation de
thromboses veineuses postopératoires. Cette société possède ainsi des
cellules embryonnaires en culture exprimant de manière constante le gène de
l’antithrombine et peut reproduire, à la demande, un clonage identique. La chèvre
présente le double avantage de produire plus de lait que la brebis – 300 kg
de protéines purifiées sont envisageables annuellement – et d’être moins
sujette que les ovins et les bovins au risque de développer une encéphalopathie
spongiforme transmissible. Cette molécule pourrait être mise sur le marché
dans les deux années à venir.
Genzyme a en outre passé un
contrat avec ACT (Advanced Cell Technology, Worcester, Massachusetts), société
spécialisée dans la culture de fibroblastes de bovins et le transfert nucléaire,
pour la création de vaches transgéniques produisant de l’albumine, utilisée
notamment en cas de chocs traumatiques et pour le traitement des grands brûlés
et dont les besoins mondiaux sont de l’ordre de 400 tonnes par an, le prix de
revient au gramme ne devant pas excéder 25 francs.
Un autre projet de Genzyme vise
la production d’un anticorps pour traiter les rhumatismes articulaires. Un
million de patients sont concernés aux Etats-Unis, chacun devant recevoir 5
grammes de substances actives par an. Cinq tonnes d’anticorps doivent donc être
produites annuellement à un prix de revient inférieur à 50 francs par gramme.
Jean-Paul RENARD indique qu’« en considérant une production de 1 gramme par
litre de lait (après purification), 700 à 1 000 vaches (5 000 à 7 000 litres
de lait par an) suffiront pour couvrir les besoins mondiaux ».
De son côté, Geron Bio-Med
(filiale écossaise de Geron associé au Roslin Institute) devrait
commercialiser d’ici deux ans la production de l’alpha-1 antitrypsine, protéine
du foie dont la déficience génétique est génératrice d’emphysème
pulmonaire et de cirrhose hépatique. Son administration peut en outre soulager
les malades atteints de mucoviscidose. Ce marché est estimé à 100 millions de
dollars.
Pharming (Leiden, Pays-Bas),
qui a annoncé la naissance, en janvier 1999, de son premier veau transgénique
cloné par transfert de noyau de cellules fœtales, poursuit ses recherches sur
la lactoferrine – protéine fixatrice du fer qui possède de nombreuses propriétés
thérapeutiques et stimule notamment le système immunitaire – et l’alphaglucocidase
(ou maltose), enzyme qui hydrolyse le maltose en glucose et permet de traiter
les glycogénoses. Les vaches transgéniques destinées à la production de ces
protéines seraient clonées avec la collaboration d’Infigen (De Forest,
Wisconsin, Etats-Unis).
Plus futuriste est le projet de
Nexia Biotechnologies (Montréal) associé à Genzyme, qui a cloné trois chèvres
transgéniques dont le lait contient la protéine constitutive des fils de soie
d’araignée. Ce biomatériau pourrait trouver des applications en chirurgie réparatrice
mais aussi… dans l’industrie aérospatiale.
2.4. Transgenèse et xénogreffes
Nous avions indiqué dans notre
précédent rapport que le marché des xénogreffes, destinées à pallier la pénurie
de greffons d’origine humaine, est très porteur : les évaluations vont de
1,4 à 6 milliards de dollars d’ici à 2010 et la plupart des laboratoires
s’appuient sur des firmes puissantes : Nextran et Alexian aux Etats-Unis ;
Imutran au Royaume-Uni, racheté par Novartis, qui s’apprête à investir plus
d’un milliard de dollars dans ce domaine.
La production de porcs «
humanisés » dont les organes ne seraient pas exposés, lors de la
transplantation, aux habituels phénomènes de rejet immunitaire, peut se
trouver facilitée par le recours à la technique du clonage. Pour la réalisation
de cet objectif, Imutran a signé, en janvier 1999, un accord de recherche avec
Infigen visant à la production par clonage de lignées d’animaux
transgéniques.
Alexion Pharmaceuticals (New
Haven, Connecticut, Etats-Unis) a annoncé, en avril 1999, la transplantation réussie
de neurones provenant d’un porc génétiquement modifié chez un modèle
animal de la maladie d’Alzheimer. Elle compte passer à la clinique,
s’alignant sur les xénogreffes déjà pratiquées chez l’homme par l’équipe
d’Ole ISACSON, à l’Ecole médicale de Harvard et par des chercheurs de la
société Dacrin (Charlestown, Massachusetts). Alexion collabore également avec
Harvard pour le traitement de maladies neurodégénératives et avec l’Université
Yale pour des xénogreffes destinées aux patients victimes de lésions de la
moelle épinière 23.
Il reste que la xénotransplantation
soulève, comme nous l’avions indiqué dans notre premier rapport, bon nombre
de questions scientifiques, juridiques, éthiques et sanitaires. L’un des aléas
majeurs concerne la transmission à l’homme de zoonoses et de rétrovirus
d’origine animale qui pourraient atteindre des proportions pandémiques. Sans
entrer dans les détails d’un sujet qui déborde le champ de notre étude, on
rappellera que la France est le seul pays européen à avoir mis en place un
encadrement législatif 24 qui devra sans doute être précisé et complété à
l’occasion de la révision de la loi du 29 juillet 1994. C’est l’une des
recommandations contenues dans l’avis qu’a publié en juin 1999 le Comité
consultatif national d’éthique. Ce document souligne par ailleurs l’intérêt
de la création de porcs transgéniques tout en estimant qu’il convient de
multiplier les essais expérimentaux de greffes d’organes de porcs transgéniques
sur des singes qui représentent un excellent mais très coûteux modèle de xénogreffe
humaine.
Plus récemment, ont été
publiés 25 les résultats d’une étude conduite par une équipe d’Imutran
qui portait sur 160 patients ayant reçu des tissus d’origine porcine – peau
pour des brûlures graves, îlots pancréatiques pour un diabète – ou ayant bénéficié
d’une circulation extracorporelle utilisant des cellules de porc (rate, foie,
reins). L’objectif était d’établir les risques de contamination par le rétrovirus
endogène porcin (PERV) et d’en déterminer les conséquences. Si l’on a
bien retrouvé, chez 23 patients dont certains avaient été traités huit ans
auparavant, la présence, dans la circulation, de cellules de porc, aucun signe
d’infection n’a été établi, même chez 36 patients qui étaient
pharmacologiquement immuno-déprimés.
Même si l’absence de tout
risque sanitaire se trouvait confirmée, le problème du rejet que la transgenèse
s’efforce de résoudre demeurera le principal obstacle au développement de la
xénotransplantation. Selon Louis-Marie HOUDEBINE, spécialiste de la transgenèse
animale à l’INRA, « il faudra peut-être supprimer ou ajouter au moins dix gènes
chez les porcs pour adapter leurs organes à la greffe humaine, mais lesquels ?
Si on les connaissait, la technique ne serait pas un frein » 26. Il reste que,
même si les chercheurs parviennent à maîtriser le rejet suraigu et le rejet
vasculaire différé, ils devront également surmonter les rejets cellulaires
retardé et chronique qui font intervenir des cellules du système immunitaire
comme les lymphocytes et les macrophages. C’est dire qu’il convient
d’envisager avec prudence les ressources thérapeutiques offertes par les
animaux transgéniques dans le domaine de la transplantation d’organes.
3. Un développement industriel
encore aléatoire compte tenu de la fragilité des résultats et des
contestations touchant la propriété intellectuelle
La propriété intellectuelle
des méthodes de clonage constitue à l’évidence un atout décisif dans la
compétition commerciale qui oppose, des deux côtés de l’Atlantique, les
grandes sociétés de biotechnologie.
Le Roslin Institute a déposé
en 1997 deux demandes de brevets destinés à couvrir non seulement la technique
qui a permis de créer le clone d’adulte et ses précurseurs mais aussi tous
les dérivés de cette technique : les clones eux-mêmes, leurs descendants et
leurs produits, qu’ils soient à usage agricole, pharmaceutique, chirurgical
ou médical.
Ces demandes ont été homologuées
en janvier 2000 par l’Office britannique des brevets. Deux autres brevets
avaient été précédemment délivrés. Le premier, attribué en juillet 1998
à la firme australienne Pro Bio America, couvre la « technique de Honolulu »
mise au point sur les souris par les docteurs YANAGIMACHI et WAKAYAMA. Elle procède
par micro-injection de noyau et non par fusion de cellules, méthode utilisée
par le Roslin Institute. Celui-ci n’a pas contesté la réalité de cette
variante. Un litige sérieux l’oppose en revanche à ACT (Advanced Cell
Technology) associé à l’Université du Massachusetts. Cette société
s’est vu accorder en août 1999 par l’office américain un brevet couvrant
le clonage de tout mammifère non humain, à partir de toute cellule somatique,
fœtale ou adulte, durant toute phase de croissance de la cellule, excepté la
quiescence. C’est sur ce dernier point que porte la contestation : ACT affirme
en effet avoir obtenu des veaux clonés à partir de cellules en cours de
division 27 alors que Ian WILMUT considère que la quiescence des cellules
donneuses conditionne la réussite du clonage et met en doute l’originalité
de la méthode brevetée par la société américaine.
Ce conflit n’est qu’un épisode
parmi d’autres de la guerre commerciale que se livrent, par partenaires
interposés, ces deux « major companies » américaines de la biotechnologie
que sont Geron et Genzyme pour la conquête d’un marché qui pèse plusieurs
centaines de millions de dollars.
Cependant, par delà ces
controverses juridico-scientifiques qui trouveront probablement leur épilogue
devant les tribunaux, un autre élément hypothèque l’avenir industriel du
clonage transgénique : même si les progrès rapides qui ont été enregistrés
au cours de ces dernières années amènent certains commentateurs à évoquer
une banalisation de la technique du clonage reproductif, ces avancées resteront
sujettes à caution tant que des explications précises et d’éventuels remèdes
n’auront pas été fournis sur le manque de résistance des animaux clonés.
Ces incertitudes ne remettront
sans doute pas en cause la stratégie de grands groupes industriels attirés par
la perspective de bénéfices colossaux. Elles devraient au moins tempérer
l’optimisme d’une opinion publique trop souvent prête à tenir pour
acquises des avancées scientifiques et médicales dont la promesse est encore
en germe dans les éprouvettes des chercheurs. Cette observation vaut plus
encore pour le clonage « thérapeutique » dont l’utilisation ouvre des
perspectives jusqu’ici insoupçonnées mais dont la faisabilité demeure, pour
l’instant, hypothétique.
IV - Du clonage reproductif
animal au clonage thérapeutique humain
Dans l’avis n° 54 du 22
avril 1997 qu’il a établi au sujet du clonage reproductif à la demande du Président
de la République, le Comité consultatif national d’éthique soulignait la nécessité
d’une distinction entre le clonage reproductif aboutissant à la naissance
d’êtres humains et le clonage non reproductif qui recouvre lui-même deux
sortes de techniques déjà usitées ou envisageables :
« - la production et la
culture de cellules d’origine embryonnaire ou adulte qui ne peuvent donner
lieu par elles-mêmes à la constitution d’un embryon. Ces techniques,
couramment pratiquées et très précieuses pour la recherche diagnostique et thérapeutique,
posent des problèmes éthiques qui ne diffèrent pas fondamentalement de ceux
qu’ont déjà conduit à traiter d’autres aspects de la recherche biomédicale
[…]
« - la production d’embryons
dont le développement serait arrêté à un stade plus ou moins précoce pour
obtenir des cellules immuno-compatibles à des fins de thérapie cellulaire ».
Nous aborderons plus en détail,
dans la deuxième partie de ce rapport, les ressources thérapeutiques considérables
attendues des cellules souches pluripotentes présentes dans l’embryon à son
premier stade de développement. L’interconnexion du clonage en vue
d’obtenir des cellules souches et la mise en culture de ces cellules
permettraient d’obtenir pour chaque malade une collection spécifique de ses
propres cellules immunitairement homogènes. Citons là encore l’avis n° 54
du CCNE :
« La possession de cellules
embryonnaires génétiquement et donc immunologiquement identiques à celles du
receveur faciliterait considérablement les greffes et renforcerait très
vraisemblablement leur efficacité […]. Le clonage par transfert de noyaux
provenant d’un organisme adulte pourrait permettre de préparer, en quelques
mois, de telles cellules en cas de besoin. Dans ce scénario, un embryon serait
créé, utilisant un ovocyte receveur et le noyau d’une cellule somatique de
la personne malade […]. Il s’agirait ensuite de cultiver cet embryon ex vivo
puis, au bout de quelques jours, de mettre en culture des populations de
cellules dont la différenciation pourrait être induite in vivo et qui
pourraient ainsi être utilisées pour la greffe. »
L’objectif est donc, dans
cette hypothèse, non de parvenir au développement d’un être humain mais
d’obtenir, à partir des cellules somatiques d’un patient, les cellules
souches dont la différenciation contrôlée permettrait de traiter
l’affection dont il est porteur sans provoquer de phénomène de rejet. La
technique est bien la même dans les deux hypothèses : reproduction non sexuée
d’entités génétiquement identiques. La finalité diffère : création, dans
le premier cas, d’un organisme complet, dans le second, de lignées
cellulaires, le passage obligé étant, en l’état actuel de la science, le développement
préalable d’un embryon in vitro.
Les insuccès fréquents
rencontrés dans le clonage animal reproductif compromettent-ils les chances du
clonage thérapeutique ? Jean-Paul RENARD fonde un avis contraire sur le fait
que la faible efficacité du clonage résulte avant tout d’une mortalité fœtale
élevée. « Pourquoi, alors, ne pas chercher à mieux tirer parti de cet
embryon cloné dont les cellules peuvent apparemment s’engager normalement
dans une première voie de différenciation ? Au lieu de viser l’obtention
d’un développement à terme, tentons d’orienter les cellules embryonnaires,
qui sont capables de multiplication active, dans une voie de différenciation
donnée pour en faire des cellules nerveuses, des cellules épithéliales de
peau, des précurseurs de cellules osseuses. » 28
Cet optimisme ne fait pas
l’unanimité au sein de la communauté scientifique. A titre d’exemple, le
professeur EDWARDS met l’accent sur les facteurs épigénétiques incontrôlables
qui risquent de compromettre la normalité des cellules obtenues par clonage
somatique. Nous aurons l’occasion de revenir, dans les développements consacrés
aux cellules souches pluripotentes, sur les débats que suscite, tant sous
l’angle de la faisabilité technique que de l’acceptabilité éthique, une méthode
dont la mise au point nécessitera encore, en tout état de cause, plusieurs années
de recherche.
Deuxième partie :
Thérapie cellulaire et médecine
régénératrice
Depuis que la presse spécialisée
s’est fait l’écho, à la fin de l’année 1998, des avancées de la
recherche américaine, l’attention du public et d’une partie de la communauté
scientifique s’est polarisée sur les cellules souches embryonnaires et leurs
très riches potentialités thérapeutiques. Un débat, qui n’est pas encore
clos, s’est ouvert aux Etats-Unis sur le financement public de ce type de
recherche et l’on a assisté à la floraison de sociétés « start-up »
faisant appel au capital-risque qui parient sur les substantielles retombées économiques
de ce nouveau secteur des biotechnologies.
Pour autant, un arbre qui sort
à peine de terre ne doit pas cacher la forêt. Si l’un des objectifs de ce
rapport est de faire le point sur les conditions et les délais dans lesquels la
science pourra progresser sur ce terrain particulier, il doit aussi rendre
compte d’une réalité diversifiée en dressant un tableau des différentes
voies dans lesquelles s’est engagée, depuis plusieurs années, la thérapie
cellulaire. Ceci permet de mettre en évidence des démarches médicales qui ne
soulèvent pas, notamment au plan éthique, les mêmes problèmes que
l’utilisation des cellules prélevées sur un embryon humain. Dans cette
logique, nous nous proposons de distinguer, dans la deuxième partie de notre étude
:
- les applications déjà éprouvées
de la thérapie cellulaire (greffes de cellules souches hématopoïétiques et
de cellules de la peau) ;
- les démarches expérimentales
(ingénierie tissulaire, greffes de cellules fœtales et adultes notamment pour
le traitement des maladies neurodégénératives) ;
- les perspectives ouvertes par
les cellules souches pluripotentes d’origine embryonnaire ou fœtale mais
aussi par les cellules souches adultes, dites « progénitrices », dont on découvre,
depuis peu, les étonnantes capacités de transdifférenciation.
I – Les applications déjà
éprouvées de la thérapie cellulaire
1. Les greffes allogéniques
de cellules souches hématopoïétiques (CSH)
Ces greffes, qui sont destinées
au traitement de maladies hématologiques, peuvent provenir de trois sources qui
sont, dans l’ancienneté de leur utilisation, la moelle osseuse, le sang périphérique
et le sang placentaire (ou sang de cordon). On insistera plus particulièrement
sur ces deux derniers types de prélèvement dont il est fait, en raison de
leurs avantages, un usage croissant.
1.1. Le prélèvement de CSH
à partir du sang périphérique
Le recours aux CSH périphériques
présente, pour le receveur, l’intérêt d’obtenir un plus grand nombre de
cellules qu’avec un prélèvement de moelle. La prise de greffe et la sortie
d’aplasie 29 sont, dans ce cas, plus rapides.
La greffe nécessite
l’administration préalable au donneur, sans bénéfice personnel, d’un
facteur de croissance (GCSF recombinant) dont les risques théoriques sont liés
à l’hyperleucocytose qu’il provoque chez le donneur et qui a conduit, dans
deux cas, à des infarctus du myocarde, 48 heures après son administration. On
a pu, d’autre part, relever deux cas de rupture de rate chez des donneurs
sains dont l’un était âgé de 17 ans 30. Même si ces risques sont limités,
ils justifieraient que le donneur bénéficie d’une information particulière
qui n’est pas prescrite par les textes, la loi ignorant ce type de prélèvement
(cf. sur ce point les observations développées dans notre précédent rapport,
page 54).
Le professeur VERNANT observe
d’autre part que les prélèvements de CSH périphériques peuvent être opérés
en situations apparentée (frère et sœur) et non apparentée. Dans cette
seconde hypothèse, on se trouve dépendant d’un fichier mondial interconnecté
qui regroupe environ 5 millions de donneurs. Certains pays disposent d’une législation
qui permet l’administration du facteur de croissance et le prélèvement de
CSH périphériques ; ils peuvent donc en fournir aux receveurs français alors
que la réciproque n’est pas possible en l’état actuel de notre droit. Il y
a donc là un problème de mise en concordance des différentes législations
européennes.
Ce type de prélèvement représente
aujourd’hui le cinquième des greffes allogéniques de cellules souches hématopoïétiques.
1.2. Le prélèvement de CSH
à partir du sang placentaire
L’intérêt de ce type de prélèvement
est de fournir des cellules relativement immatures qui créent moins de réactions
immunitaires que les CSH d’origine médullaire ou sanguine. Les greffes de CSH
requièrent en effet une identité entre donneur et receveur qui soit la plus
parfaite possible, l’idéal étant, dans l’ordre décroissant, le jumeau
monozygote et le frère ou la sœur géno-identiques. Même dans cette seconde
situation, la réaction GVH (« graft versus host ») déclenchée par le
greffon survient dans 30 à 40 % des cas et est mortelle dans 10 % des cas. Le
fichier mondial ne permet de satisfaire à cette exigence d’identité que dans
50 % des cas.
L’avantage des lymphocytes «
naïfs » existant dans le sang placentaire est d’être beaucoup plus tolérants
à l’égard des différences d’antigènes existant entre eux et le receveur,
donc de réduire considérablement le risque de GVH.
Cependant, le sang placentaire
ne peut être recueilli qu’en très faible quantité (quelques dizaines de
millilitres) et ne fournit donc qu’un nombre de CSH insuffisant pour un adulte
de taille et de poids normaux. L’avenir passe par la mise au point de
techniques d’expansion sur lesquelles travaille actuellement une équipe
bordelaise.
L’utilisation de cette source
de cellules sanguines s’est développée tardivement, malgré son intérêt,
en raison de la plus grande complexité et du coût relativement important des
opérations de recueil, typage et stockage par congélation 31. Les crédits
aujourd’hui dégagés devraient permettre de recueillir et de congeler, dans
les cinq années à venir, environ 10 000 sangs placentaires. Ainsi sera-t-il
possible de traiter des catégories de population qui sont sous-représentées
dans les fichiers de donneurs volontaires.
2. Les greffes de peau
Pratiquées aujourd’hui de façon
courante, notamment pour le traitement des grands brûlés, ces greffes tirent
parti des capacités de régénération dont sont dotées les cellules souches
de l’épiderme. On sait qu’une assise cellulaire épidermique s’élimine
toutes les 24 à 48 heures par desquamation de la couche cornée et que l’épiderme
se renouvelle en totalité en quelques dizaines de jours.
Ces greffes sont, en règle générale,
autologues : on prélève par biopsie sur le patient un fragment de peau de très
faible dimension que l’on met en culture afin d’en accroître la surface. Le
greffon peut ensuite être placé sur la plaie sans susciter de réactions
immunitaires. La société américaine Genzyme Tissue Repair a ainsi
commercialisé, depuis 1987, le procédé « Epicel » qui guérit en moyenne 75
grands brûlés par an et représente plus de 30 % de ce marché, soit plus de
12 millions de dollars 32.
Un autre procédé est développé
en Europe par la société italienne Fidia Advanced Biomaterials. Les kératinocytes,
cellules souches de l’épiderme du patient, sont cultivés sur une matrice de
polymères biodégradables. Lorsqu’ils ont proliféré le long de la matrice
à l’aide de facteurs de croissance, ils forment un tissu qui peut être placé
dans le corps. Parallèlement à la vascularisation, le support biodégradable
disparaît en quatre semaines et le tissu se trouve parfaitement intégré à
l’épiderme au bout de deux mois.
Lorsque les lésions
chroniques, comme les ulcères aux pieds des diabétiques, sont plus profondes
et atteignent le derme, les cultures de cellules servent aussi à remplacer le
tissu interne. Le système « Dermagraft », fabriqué par la start-up américaine
Advanced Tissue Sciences, se compose d’une matrice synthétique utilisée
comme support de culture de cellules du derme. En assurant la stabilité de
celui-ci, il accélère aussi le processus naturel de cicatrisation : les kératinocytes
situés autour de la blessure migrent pour couvrir le derme artificiel et
produisent des facteurs de croissance jusqu’à la guérison.
Ces méthodes sont maintenant
employées pour le remplacement de cartilages défectueux à partir de
chondrocytes mis en culture pendant plusieurs semaines et greffés par
arthroscopie. Cette technologie, mise au point par l’hôpital suédois de
Gothenburg, a permis de reconstruire, depuis 1995, les genoux de plus de 2 000
patients. A l’hôpital des enfants de Boston, Joseph VACANTI a même réussi
à reconstituer les cartilages thoraciques d’un patient de 12 ans victime
d’une malformation héréditaire à partir de cellules mises en culture sur un
support de forme adéquate 33.
Pour traiter temporairement les
situations d’urgence, on pratique des allogreffes à partir de cellules prélevées
dans des banques de donneurs. Les greffes d’épiderme utilisent ainsi des kératinocytes
venant de cliniques spécialisées dans les circoncisions. Chaque prépuce
circoncis peut donner 200 000 carrés de peau prêts à être greffés sans phénomène
de rejet. Ces cellules se multipliant facilement, il est aisé d’obtenir des
tissus en grande quantité tout en testant leur innocuité.
On rappellera enfin que la pénurie
de cellules d’origine humaine conduit dans certains cas à pratiquer des xénogreffes
à partir de cellules du derme porcin.
II – Les démarches expérimentales
en cours : tissus et cellules
1. L’ingénierie
tissulaire
L’ingénierie – ou génie
– tissulaire est, selon la définition qu’en donne le docteur François
AUGER, directeur du laboratoire d’organogenèse expérimentale (LOEX) à l’hôpital
du Saint-Sacrement (Québec), un nouveau domaine biomédical regroupant les
principes de la biologie cellulaire et du génie biologique, qui permet de
reconstruire des structures proches des tissus à partir de cellules vivantes
pour des usages in vivo ou ex vivo. Le concept clef en est la reproduction, avec
des caractéristiques simplifiées, de l’architecture tissulaire, qui conduit
à une intégration immédiate et interactive de ces tissus dans le corps
humain.
Deux méthodes sont
actuellement expérimentées pour la création de « néo-organes » à partir
de cultures cellulaires in vitro.
1°) La première fait appel à
des biomatériaux pour la culture in vitro et l’implantation des cellules. Les
cellules incorporées dans ces supports sécrètent des quantités variées de
matrice extracellulaire conduisant à la reconstruction d’une structure proche
du tissu d’origine mais comprenant également la trame biodégradable du
biomatériau. Ces tissus offrent une bonne résistance mécanique mais la présence
d’un squelette biodégradable peut être un handicap dans les organes
pulsatiles, comme les vaisseaux sanguins, en raison d’une incompatibilité de
compliance entre les cellules et leur matrice extracellulaire, d’une part, et
la structure du biomatériau, d’autre part. De plus, le processus de biodégradation
de ces matériaux s’avère plus complexe qu’il n’avait été initialement
prévu.
Cette technique a été utilisée
à la Harvard Medical School de Boston par Anthony ATALA pour expérimenter sur
des chiens la création d’une vessie bioartificielle. Des cellules musculaires
lisses et des cellules de la paroi interne de la vessie, dites urothéliales,
sont prélevées par biopsie chez l’animal receveur et mises séparément en
culture pendant quatre semaines. Le tissu ainsi cultivé est ensuite fixé sur
un moule de polymère biodégradable ayant la taille et la forme d’une vessie
de chien. Les cellules urothéliales sont placées à l’intérieur du moule et
les cellules musculaires à l’extérieur, en couches successives, après
passage dans un incubateur. Au bout de six semaines, les chercheurs remplacent
la vessie naturelle par ce néo-organe qui fonctionne correctement un mois plus
tard. Après onze mois, la vessie retrouve 95 % de la capacité d’un organe
normal.
L’intérêt de cette expérience,
par delà son aspect spectaculaire, est d’avoir réussi à reconstituer une
structure fonctionnelle composée de plusieurs tissus différents. Pratiquée
avec succès sur dix animaux, elle devra encore être affinée avant son expérimentation
sur l’homme. Néanmoins, l’équipe d’Anthony ATALA a déjà élaboré des
cultures de cellules de vessie humaine in vitro. Ce néo-organe pourrait intéresser
400 millions de personnes connaissant des problèmes de vessie qui vont de la
malformation congénitale à l’infection chronique et au cancer.
2°) La seconde méthode
consiste, sans apport extérieur, à exploiter la capacité qu’ont les
cellules à s’auto-assembler spontanément, à sécréter leur propre matrice
extracellulaire et à en organiser l’architecture interne, lorsqu’elles sont
placées dans un environnement favorable. Les tissus ainsi obtenus sont dénués
de tout matériel exogène et présentent de surcroît des propriétés mécaniques
remarquables.
Ce procédé a été expérimenté
par le LOEX à Québec pour la fabrication de vaisseaux sanguins à partir de
cellules humaines prélevées sur un cordon ombilical. On en a extrait, pour les
cultiver séparément, les trois types de cellules constitutives d’un vaisseau
sanguin : des cellules endothéliales pavimenteuses qui tapissent la paroi
interne du vaisseau (« intima ») ; des cellules musculaires lisses logées
dans la couche médiane (« média »), qui assurent la contractilité du
vaisseau ; des fibroblastes qui forment la couche externe (« adventice »). On
obtient, après culture, deux feuillets cellulaires, la média et l’adventice,
qu’on enroule autour d’un mandrin pour reproduire la forme tubulaire du
vaisseau. Puis des cellules endothéliales sont ensemencées dans la lumière du
vaisseau. Ainsi réunies, les espèces cellulaires entament un « dialogue »
qui concourt, par un échange de messages chimiques (cytokines et facteurs de
croissance), à structurer la matrice extracellulaire pour en faire une
structure de soutien.
Les vaisseaux sanguins ainsi
reconstruits ont 3 à 5 mm de diamètre. Ils se prêteraient donc bien aux
pontages coronariens et pourraient également réparer les dégâts artériels
causés par l’athérosclérose. « Les vaisseaux », indique le docteur AUGER,
« supportent une tension de vingt fois supérieure à celle d’une personne
normotendue. En outre, ils sécrètent eux-mêmes des substances
antithrombotiques qui préviennent la formation de caillots susceptibles
d’obstruer le flot sanguin. Or, ces deux caractéristiques font défaut aux
prothèses synthétiques qui ont servi de greffons jusqu’à présent. » 34
Obtenus à partir des propres cellules du patient, ils éviteraient les problèmes
de rejet et de transmission pathogène qui sont les principaux écueils liés à
la transplantation d’organes étrangers.
D’autres recherches sur la
reconstruction tissulaire tridimensionnelle sont actuellement en cours. Elles
portent notamment sur la cornée. Deux chercheurs de l’Eye Institute de l’Université
d’Ottawa et de la faculté de médecine de l’Université du Tennessee ont
ainsi mis en culture, en couches superposées, trois types de cellules composant
la cornée (épithélium antérieur qui constitue la membrane extérieure,
stroma qui forme la couche intermédiaire composée de kératinocytes et endothélium
antérieur, ou couche profonde de la cornée). Après deux semaines, ils ont pu
disposer d’un tissu transparent ayant à peu près les mêmes propriétés que
la cornée humaine. Avant d’en envisager la greffe, il conviendra d’une part
de vérifier l’absence de risque cancérigène et de réactions immunitaires,
d’autre part de s’assurer que ces cornées artificielles ne s’opacifient
pas avec le temps. Cela étant, ce tissu artificiel présente un grand intérêt
pour la recherche et « pourrait servir de modèle pour répondre à bon nombre
de questions fondamentales » comme le note Terence O’BRIEN, chirurgien de la
cornée au Wilmer Eye Institue (Johns Hopkins School of Medicine) 35.
Les différentes méthodes de génie
tissulaire ouvrent donc de nouvelles voies dans le domaine de la transplantation
d’organes. Elles pourraient en outre apporter un concours précieux au développement
de la thérapie génique en permettant l’introduction de gènes actifs dans
des équivalents tissulaires in vitro et l’implantation de ceux-ci au niveau
des sites anatomiques adéquats. On soulignera enfin qu’elles présentent
l’avantage non négligeable de ne soulever aucun problème éthique
puisqu’elles font exclusivement appel à des cellules adultes qui ne se
heurtent pas, de ce point de vue, aux mêmes objections que les cellules
embryonnaires.
2. La greffe de cellules
allogéniques
Les voies thérapeutiques
actuellement explorées par les chercheurs qui expérimentent ce type de greffe
sur l’animal et sur l’homme visent, pour l’essentiel, deux objectifs :
· fournir une alternative à
la transplantation d’organes pour le traitement des affections hépatiques
graves et du diabète. Outre le problème habituel que pose la pénurie de
donneurs, les greffes de foie et de pancréas constituent des procédures
chirurgicales lourdes qui exposent le patient à des suites parfois émaillées
de complications et dont le taux de réussite est, de ce fait, assez faible dans
les conditions actuelles. On peut redouter, d’autre part, les effets pathogènes
induits par l’administration prolongée d’un traitement immunosuppresseur ;
· soigner de façon plus
efficace des affections neurodégénératives (maladie d’Alzheimer, maladie de
Parkinson, sclérose en plaques, chorée de Huntington) qui ne font actuellement
l’objet que de traitements palliatifs et dont la fréquence s’accroît avec
le vieillissement de la population.
Les cellules utilisées
proviennent selon les cas de résidus opératoires, de donneurs décédés
accidentellement ou de fœtus après IVG. On renverra, pour les problèmes
juridiques que posent ces différents types de prélèvements, aux observations
énoncées dans notre rapport sur l’application de la loi du 29 juillet 1994.
2.1. La greffe de cellules
adultes
Les recherches en cours
concernent les cellules du foie (hépatocytes) et les cellules du pancréas (îlots
de Langerhans).
2.1.1. Les cellules du foie
(hépatocytes)
Les hépatocytes sont des
cellules du parenchyme hépatique à fonctions multiples (transformation, synthèse,
détoxication, production de bile). La recherche sur ces cellules a pris un
tournant décisif lorsqu’ont été mises au point des méthodes d’isolement
et de purification par digestion enzymatique de l’organe entier par la collagénase.
Après de nombreuses étapes préliminaires qui ont analysé le fonctionnement
et le métabolisme de ces cellules, on a pu mettre au point des modèles de
culture et de stockage.
A l’heure actuelle, les hépatocytes
sont essentiellement obtenus par le biais de déchets opératoires, à
l’occasion d’interventions chirurgicales pratiquées pour le traitement de
pathologies tumorales. Dans cette hypothèse, l’ablation pratiquée est assez
large pour permettre de récupérer une partie du parenchyme non affectée par
la tumeur et d’en extraire les cellules hépatiques. Toutefois, la proximité
de ces cellules avec une tumeur les rend impropres à un usage clinique. Pour la
recherche fondamentale, elles sont imparfaites puisque les patients ont souvent
reçu de nombreux médicaments qui modifient l’expression des gènes régulant
les fonctions hépatocytaires 36.
Les prélèvements post-mortem
constituent, en revanche, une source d’approvisionnement qualitativement
satisfaisante mais se heurtent à des difficultés liées au régime de
consentement établi par la loi du 29 juillet 1994 37.
A Rennes, deux unités INSERM
(U 522 « Recherches hépatologiques » et U 456 « Détoxication et réparation
tissulaire ») travaillent actuellement sur les hépatocytes. Dans le cadre de
la thérapie cellulaire, deux programmes de recherche pré-clinique sont en
cours de réalisation.
- Le premier concerne la mise
au point d’un foie bioartificiel qui pourrait être fonctionnel et disponible
à tout moment pour faire face, en urgence, à la menace vitale des
insuffisances hépatiques aiguës, telles que l’hépatite fulminante.
L’organe artificiel constitue ainsi une suppléance hépatique transitoire et
extracorporelle. Le maintien en survie du patient laisse à son foie le délai nécessaire
pour une régénération spontanée et permet de faire l’économie d’une
transplantation d’organe.
Le bon fonctionnement de ce
dispositif implique que soient satisfaites plusieurs conditions : maintien de la
viabilité des hépatocytes durant plusieurs heures, voire plusieurs jours ; bon
fonctionnement général de ces cellules ; mise à disposition, à tout moment,
du foie bioartificiel, ce qui oblige à congeler les hépatocytes du donneur.
Le système mis au point à
Rennes est fondé sur l’immobilisation d’hépatocytes (d’origine humaine
ou porcine) dans des billes d’alginate 38, composé naturel extrait des algues
marines. Les billes sont congelées dans de l’azote liquide et disposées,
pour leur utilisation, dans un bioréacteur extracorporel couplé à un séparateur
plasmatique. Les premiers résultats obtenus à partir de cellules animales sont
très encourageants : l’ensemble des fonctions hépatiques analysées,
notamment celles de détoxication et de synthèse protéique, sont restaurées,
et la protection immunologique des hépatocytes est totale.
- L’autre axe de recherche
concerne la transplantation d’hépatocytes pour remédier aux déficits
enzymatiques congénitaux d’origine hépatocytaire et traiter, en urgence,
l’hépatite fulminante.
Sur ce dernier point, on peut
faire état des recherches menées par Alexandre MIGNON et plusieurs de ses collègues
de l’unité INSERM U 129 (physiologie et pathologie génétiques et moléculaires)
dirigée par Axel KAHN. Les expériences menées par cette équipe procèdent
des constatations suivantes : lors d’une infection touchant les cellules hépatiques,
les lymphocytes T affluent dans le foie et libèrent une molécule – le ligand
de Fas – qui se fixe indistinctement sur tous les hépatocytes, sains ou
infectés, et conduit à leur autodestruction (apoptose). Des cellules génétiquement
modifiées, produisant la protéine Bcl2, qui est un bouclier contre l’apoptose,
ont été greffées sur des souris chez qui l’administration d’un anticorps
imitant le ligand de Fas a déclenché l’autodestruction des hépatocytes
d’origine. A l’issue de l’expérience, le foie des animaux greffés
contenait, dans le meilleur des cas, 16 % d’hépatocytes modifiés
fonctionnels.
La transposition de cette méthode
à l’homme présuppose que soit démontrée l’innocuité à long terme des hépatocytes
ainsi modifiés. Si tel était le cas, on pourrait envisager le prélèvement
des cellules sur le malade lui-même et leur modification in vitro avant réimplantation
afin d’éviter les risques de rejet et les traitements immunosuppresseurs.
Si la faisabilité et la
fiabilité du procédé étaient confirmées, d’autres adjonctions transgéniques
pourraient être envisagées, comme l’introduction du gène codant une molécule
qui découpe les ARN messagers du virus de l’hépatite C et bloque ainsi la
synthèse de nouvelles particules virales. La transgenèse pourrait également
être utilisée pour compenser un déficit génétique : une recherche pré-clinique
est en cours sur l’animal avec le gène du facteur VIII et le gène codant les
récepteurs du cholestérol, dont l’absence provoque, dans le premier cas
l’hémophilie, dans le second une hypercholestérolémie.
2.1.2. Les cellules pancréatiques
(îlots de Langerhans)
Les îlots de Langerhans sont
des structures grossièrement sphériques composées d’un bon millier de
cellules dont la majorité, les cellules ß, sécrètent de l’insuline. Ces
cellules endocrines représentent 2 % de la masse totale du pancréas.
Leur obtention passe par le prélèvement
de l’organe sur un donneur en état de mort cérébrale. Après séparation
des autres tissus constitutifs du pancréas et purification, ces cellules sont
injectées, sous anesthésie locale, dans la veine porte du foie. Les îlots
vont ainsi se disperser dans le flux sanguin hépatique et s’implanter dans le
foie. Au terme d’un délai qui peut aller de quelques jours à quelques
semaines, ils se remettent à fonctionner et sécrètent de l’insuline en
fonction des taux de sucre dans le sang.
Cette méthode présente
plusieurs avantages :
· la procédure thérapeutique
elle-même est simple et peu agressive ;
· les îlots peuvent être
congelés pour être stockés ou expédiés, ce qui facilite considérablement
l’organisation de la greffe ;
· enfin, il est théoriquement
envisageable de manipuler les îlots en éprouvette afin de réduire les risques
de rejet.
De telles greffes ne sont
concevables pour l’instant que sur des diabétiques soumis, par ailleurs, à
un traitement immunosuppresseur parce qu’ils attendent une transplantation rénale
ou en ont déjà bénéficié.
Les résultats sont
encourageants : selon l’expérience allemande qui s’appuie sur la pratique
la plus développée, cette thérapie cellulaire permet d’obtenir dans 20 %
des cas une indépendance totale vis-à-vis de l’insuline, dans 70 % une amélioration
notable se traduisant par une réduction majeure des doses, sans sevrage complet
39.
Les perspectives qui
s’ouvrent à l’heure actuelle aux chercheurs sont bien identifiées grâce,
notamment, à l’Association américaine des diabétiques qui finance cette
recherche à même hauteur que les NIH (National Institutes of Health), le but
affiché étant de guérir le diabète dans les dix ans à venir. Les plus
grands groupes de recherche américains s’intéressant à cette maladie, assurés
d’un financement récurrent, se sont lancés dans une bataille qui était
jusqu’ici menée par des équipes plus restreintes.
Deux objectifs ont été définis
:
- Le premier est de parvenir à
se passer de l’immunosuppression afin de pouvoir proposer cette technique à
tous les diabétiques. Avec des cellules qui présentent la particularité d’être
disponibles quelques jours, voire quelques semaines, avant d’être greffées
– ce qui n’est pas le cas des organes – de nombreuses solutions théoriques
sont possibles.
L’une d’entre elles,
envisagée de longue date, consiste à encapsuler les îlots dans un dispositif
synthétique (polymère biocompatible), qu’il s’agisse de microcapsules ou
de fibres creuses, arrêtant les cellules immunitaires mais laissant diffuser
l’insuline et le glucose. Des résultats intéressants ont été obtenus chez
le rongeur : à l’INSERM U 341 (Hôtel-Dieu de Paris), des îlots de porcs
encapsulés greffés dans le péritoine de souris diabétiques ont corrigé leur
glycémie pendant plusieurs semaines, sans traitement immunosuppresseur. L’expérience
reste à confirmer chez le gros animal.
- Le second objectif est de développer
une source alternative de cellules insulino-sécrétrices, quasiment illimitée
et éventuellement accessible à un projet industriel 40.
La xénogreffe, solution théorique
initialement avancée, a subi, pour ce qui concerne les îlots de Langerhans, un
sérieux coup d’arrêt en raison de problèmes infectieux qui, dans le cas du
diabète, maladie létale, revêtent une particulière gravité.
La source principale est
offerte par l’embryologie à partir de cellules souches. Des cellules souches
endothéliales ont été caractérisées chez le rongeur adulte et, plus récemment,
chez l’homme. On peut sous certaines conditions, pathologiques chez l’homme,
expérimentales chez l’animal, réinduire leur différenciation. Des cellules
souches canalaires pancréatiques peuvent ainsi conduire à la création de
cellules endocrines pancréatiques. Ceci ouvre la porte sur deux voies
principales :
· la néoformation in vitro,
à base de cellules souches adultes, de lignées continues qui se développent
de façon illimitée et pourraient être, soit allogéniques, soit autologues.
Cette solution paraît réalisable dans les dix années qui viennent ;
· la création de lignées continues de génie génétique à partir de
cellules hépatiques ou musculaires. Elle pose, sur le plan scientifique, un
problème conceptuel important : s’il est tout à fait possible de faire sécréter
de l’insuline par une cellule hépatique ou musculaire humaine, cette sécrétion
doit être très finement régulée par le glucose, faute de quoi elle expose à
un risque important d’hypoglycémie. Or, les systèmes utilisés par la
cellule ß pancréatique naturelle pour réguler sa production d’insuline sont
complexes et l’on ne dispose pas actuellement des outils permettant de réguler
artificiellement cette sécrétion.
2.2. La greffe de cellules fœtales
L’utilisation de cellules fœtales à des fins thérapeutiques
présente de nombreux avantages : encore peu différenciées, elles possèdent
une grande capacité de multiplication et peuvent, grâce à leur immaturité,
transgresser les barrières d’incompatibilité plus aisément que les cellules
adultes, y compris d’une espèce à une autre. Ainsi a-t-on pu développer, à
partir de souris affectées de déficits immunitaires sur lesquelles sont greffées
des cellules fœtales humaines, des modèles permettant de tester des médicaments,
notamment contre le SIDA 41.
Se pose, en revanche, le problème de leur obtention en
quantité suffisante, sachant que plusieurs fœtus sont, par exemple, nécessaires
pour le traitement, à partir de cellules neuronales, d’un patient atteint de
la maladie de Parkinson. Or, cette obtention passe nécessairement par une
interruption thérapeutique ou – le plus souvent – volontaire de grossesse.
Afin d’éviter tout abus visant à adapter l’offre à la demande, ces
pratiques ont été encadrées par deux avis du Comité consultatif national
d’éthique, en date des 22 mai 1984 et 13 décembre 1990, qui tendent
notamment à garantir une stricte séparation entre la décision de recourir à
une interruption de grossesse et l’acte de prélèvement d’organe ou de
tissus. Le législateur pourrait être amené à s’en inspirer pour remédier
au silence actuel des textes 42. Dans ce contexte à juste titre restrictif, les
praticiens seront tentés de s’orienter, comme ils commencent déjà à le
faire de façon expérimentale, vers des xénogreffes d’origine porcine si
celles-ci confirment leur faisabilité et leur innocuité.
2.2.1. Les cellules souches hématopoïétiques (cellules
de foie fœtal)
- Le professeur Jean-Louis TOURAINE a expérimenté à Lyon,
depuis une quinzaine d’années, la greffe de cellules souches hématopoïétiques
pour le traitement, chez les nourrissons et les enfants, des déficits
immunitaires congénitaux, des maladies sanguines et de quelques erreurs innées
du métabolisme. Les indications sont voisines de celle de la greffe de moelle
osseuse mais l’avantage de cette technique est de pouvoir s’affranchir des
exigences de compatibilité. Ce traitement vise notamment les « enfants bulles
», privés de système immunitaire. On parle indistinctement, en l’espèce,
de prélèvements embryonnaires ou fœtaux parce qu’ils sont effectués entre
la huitième et la douzième semaine suivant la fécondation alors qu’on place
la frontière, nécessairement floue, entre l’embryon et le fœtus à la huitième
semaine de grossesse.
Ces cellules ont fait la preuve de leur efficacité avec,
cependant, un taux d’échec de 30 % qui tenait à deux causes principales :
· la survenue d’infections avant que le traitement ne soit
devenu opérant ;
· la manifestation de phénomènes de rejet 43.
A partir de 1988, on a donc décidé, après expérimentation
animale, d’appliquer le traitement dès le stade fœtal, immédiatement après
le diagnostic prénatal, pour parer à des réactions de rejet. Cette méthode a
très sensiblement amélioré les résultats 44.
- Le professeur François FORESTIER vient, de son côté, de
lancer un projet de recherche très voisin qui associe l’Université Paris IX
et le CHU de Lausanne, après accord du comité d’éthique de cet établissement.
Ce projet s’appuie sur le fait qu’il existe, dans la
nature, des chimérismes, c’est-à-dire des situations dans lesquelles des
individus peuvent vivre en symbiose avec des cellules ne provenant pas de leur
organisme. L’objectif est de traiter des maladies fœtales, notamment monogéniques,
qui sont actuellement incurables et auxquelles la transplantation ne peut
apporter qu’une réponse très imparfaite.
L’expérimentation fait appel à des foies fœtaux prélevés
après avortement entre 12 et 14 semaines de grossesse. L’accord de la mère,
sollicité après la décision d’interruption de grossesse, est totalement indépendant
de cette décision. Le don est rigoureusement anonyme et exclusif de toute rémunération
comme de toute association de la donatrice aux résultats futurs de la
recherche.
L’intérêt que présentent ces cellules de foie fœtal
tient au fait :
· qu’entre 12 et 14 semaines de développement du fœtus,
elles sont immunologiquement neutres et ne suscitent donc pas de phénomènes de
rejet ;
· qu’à ce stade, elles sont multipotentes et peuvent,
sous l’influence de facteurs de croissance, conduire à une différenciation
contrôlée en globules rouges, globules blancs, plaquettes, cellules
musculaires, cellules osseuses.
Elles ont, par ailleurs, une très grande capacité de prolifération,
leur nombre s’accroissant d’un million au bout de 90 à 120 jours. Un seul
foie permettrait ainsi d’offrir une transplantation de moelle osseuse à 150
receveurs 45.
Une banque de 27 foies fœtaux congelés a pu ainsi être
constituée à partir de 52 organes prélevés, cet écart s’expliquant par le
délai variable et non contrôlable qui sépare l’interruption de grossesse du
prélèvement.
Deux contrôles de séroconversion sont pratiqués sur la mère,
l’un le jour du prélèvement, l’autre trois mois plus tard. La phase thérapeutique
entamée après ce second contrôle consistera dans l’injection de ces
cellules, par voie péritonéale, à des fœtus atteints de déficits
immunitaires sévères, constatés par un diagnostic prénatal effectué à 10
semaines. L’injection sera effectuée entre la douzième et la treizième
semaine de grossesse. Une prise de sang fœtal permettra de contrôler
l’expression du chimérisme conduisant à la création d’une molécule
particulière. L’appréciation du résultat sera communiquée aux parents, à
qui reviendra la décision d’une éventuelle interruption de grossesse 46.
2.2.2. Les neurones fœtaux
La transplantation de cellules neuronales d’origine fœtale
pour le traitement de la maladie de Parkinson a été inaugurée en Suède à
partir de 1989 et s’est développée ensuite aux Etats-Unis, en France et en
Belgique. Elle a été pratiquée, les premiers temps, de façon unilatérale
(c’est-à-dire sur un seul hémisphère cérébral), sur des patients sévèrement
atteints et présentant les principales complications de la maladie
(fluctuations motrices et dyskinésies).
La première greffe française a été réalisée, en juin
1991, à l’hôpital Henri-Mondor de Créteil par l’équipe du professeur
Pierre CESARO. Depuis cette date, 25 interventions portant sur les deux hémisphères
cérébraux ont été pratiquées sur 13 malades parkinsoniens.
Ces essais cliniques font appel à des neurones prélevés
sur des embryons 47 issus d’IVG, de 8 à 10 semaines post-gestation, et dont
les cellules du système nerveux central sont en cours de différenciation.
Conformément au protocole établi en 1990 par le CCNE, l’accord de la mère
sur un prélèvement éventuel à des fins scientifiques ou médicales est
recueilli, sous forme écrite, par les obstétriciens et non par les
neurologues. Une information plus précise sur l’utilisation des prélèvements
peut être fournie sur demande de la patiente mais elle n’est, dans les faits,
que très rarement sollicitée.
Selon la procédure la plus couramment utilisée, le tissu
contenant environ 3 millions de neurones est implanté en trois endroits du
putamen, le principal noyau cérébral affecté par la déficience en dopamine,
dans chaque hémisphère cérébral. Les points d’implantation sont contrôlés
par repérage radiologique. Le cerveau étant considéré comme immuno-protégé,
la pratique française s’est orientée vers un traitement immunosuppresseur réduit
qui n’a pas suscité de phénomènes de rejet.
La survie et le développement des neurones dopaminergiques
greffés sont évalués annuellement grâce à des techniques d’imagerie cérébrale
: la tomographie par émission de positons (TEP) ou l’imagerie par résonance
magnétique (IRM).
L’évolution des patients est suivie selon un protocole
international, le CAPIT (core assessment program for intracerebral
transplantation).
Selon le bilan présenté par le professeur Gilles DEFER 48,
on a pu noter, après une greffe bilatérale, une amélioration qui peut être
chiffrée de 30 à 40 % dans la majorité des cas et qui se traduit par une réduction
des périodes de blocage, une amélioration des capacités motrices et une
modification des dyskinésies. Les critiques fondées sur l’effet placebo ont
été abandonnées face à l’homogénéité des résultats cliniques.
D’autre part, l’autopsie de patients décédés a mis en évidence les
effets positifs et persistants des greffes. « Dans tous les cas », note de son
côté Philippe HANTRAYE (service hospitalier Frédéric-Joliot, Orsay), « la
transplantation a permis de réduire les doses du traitement médicamenteux par
la L-Dopa et d’éliminer ses effets secondaires .» 49
La plus récente étude clinique américaine, « randomisée
» avec groupe contrôle et réalisée sur fonds fédéraux par les équipes de
Curt FREED (Université de Denver, Colorado) et de Stanley FAHN (Columbia-Presbyterian
Medical Center, New York) a été communiquée en avril 1999 par le National
Institute of Neurological Disorders and Stroke. Elle a été effectuée en
double aveugle avec un groupe placebo sur un échantillon de 40 individus. Un an
après, plus de la moitié des transplantés présentait une augmentation
significative de la production de dopamine mais la durée et la persistance de
cet effet restent à préciser. D’autre part, seules les personnes traitées
de moins de 60 ans, soit 9 patients, ont connu une amélioration significative
de leur état. « L’ancienneté et la sévérité de la maladie influent
incontestablement sur l’efficacité du traitement. »
(Pr. DEFER)
Plus récemment 50, une équipe britannico-suédoise a
rapporté les résultats obtenus sur un des 17 patients traités, qui avait fait
l’objet en 1989 d’une greffe unilatérale. L’administration de L-Dopa a pu
être interrompue au bout de 32 mois et le traitement immunosuppresseur suspendu
après 64 mois. Six ans plus tard, une dose réduite de L-Dopa a dû être réadministrée
pour soigner les symptômes provenant de l’hémisphère cérébral non greffé.
Cette expérience a permis de constater sur une période de dix ans le maintien
en activité des neurones implantés et une innervation normale du striatum par
ces derniers alors que cette innervation a disparu dans la partie non traitée.
Ces données confirment l’intérêt de la greffe de neurones fœtaux mais ne
sauraient conduire à sous-estimer la longueur du chemin que l’expérimentation
clinique doit encore parcourir en ce domaine.
Un débat existe d’ailleurs en France sur les mérites
comparés de la stimulation électrique et de la transplantation cellulaire pour
le traitement du Parkinson. Un programme européen du réseau NECTAR (network of
european CNS transplantation and regeneration), coordonné par le professeur
DEFER et le docteur LEVIVIER (hôpital Erasmus, Bruxelles), vise à mettre au
point un protocole d’évaluation standardisée, destiné à tous les types de
chirurgie du Parkinson (greffe neuronale, stimulation électrique et
pallidectomie 51). Il doit être complété cette année par l’ouverture
d’une banque de données européenne localisée à Bruxelles qui tiendra un
registre des patients opérés, quel que soit le type d’intervention pratiquée.
Pour parer à la faible disponibilité, déjà évoquée, des
cellules neuronales d’origine humaine, des expériences à base de cellules
animales ont été mises en œuvre. Aux Etats-Unis, la société Genzyme Tissue
Repair a développé des cellules provenant de fœtus de porcs non transgéniques
; des essais cliniques de phase 1 sont en cours sur 24 sujets atteints, pour une
moitié, de la maladie de Parkinson, pour l’autre, de la chorée de Huntington.
Ces patients sont placés, de façon permanente, sous cyclosporine. En Europe,
un réseau rassemblant la France, la Grande-Bretagne, la Suède, le Danemark et
l’Allemagne se prépare à la xénogreffe dans les trois années à venir, après
expérimentation sur le primate, en la soumettant à des précautions pré et
postopératoires plus strictes que celles qui s’appliquent aux Etats-Unis.
L’objectif est d’améliorer notamment les traitements immunosuppresseurs.
A l’hôpital de Nantes, l’équipe de Philippe BRACHET (INSERM
U 437, Immuno-intervention dans les allo et xénotransplantations) expérimente,
dans des transplantations porc-rat, la modification par transgenèse des
neurones greffés pour qu’ils sécrètent des cytokines anti-inflammatoires et
immunosuppressives de sorte qu’ils inactivent, une fois implantés dans le
cerveau, le peu de système immunitaire dont il est doté, rendant inutile
l’administration de cyclosporine. Ainsi pourrait-on parvenir à terme à un
porc transgénique dont les neurones survivraient chez l’homme 52.
A partir de 1996, une étude expérimentale et clinique a été
conduite à Créteil par Pierre CESARO, Jean-Paul N’GUYEN et Marc PESCHANSKI
pour le traitement, par greffe de neurones fœtaux, de la chorée de Huntington.
Cette maladie neurodégénérative d’origine génétique frappe des adultes
jeunes ; troubles moteurs et démence précèdent une issue fatale en dix à
vingt ans. Des travaux antérieurs, menés sur un modèle animal partiel de la
maladie ne présentant que des troubles moteurs, par des équipes de l’INSERM
associées au CNRS et au CEA, avaient montré que l’on peut obtenir une
certaine correction de ces troubles par une greffe de neurones fœtaux dans la région
du striatum. Une série de cinq patients a fait l’objet, après avis favorable
du CCNE, d’implantations bilatérales en deux périodes (juin 1996-décembre
1997, janvier 1998-octobre 1998). L’évaluation finale est en cours.
On signalera enfin que l’équipe du docteur Marc PESCHANSKI 53 expérimente, depuis avril 1998, une technique de thérapie génique déjà validée chez les primates : elle consiste dans l’administration d’un facteur de protection des neurones par implantation de cellules génétiquement modifiées et encapsulées dans un polymère, afin d’éviter les réactions immunitaires. Ce procédé a permis d’utiliser, dans un premier temps, des cellules de hamster. Compte tenu des restrictions qui prévalent actuellement en matière de xénogreffes, l’expérimentation se poursuit maintenant avec des fibroblastes humains (cellules du tissu conjonctif). Les résultats semblent positifs en termes de tolérance et de faisabilité. Le docteur PESCHANSKI souligne à ce propos le caractère artificiel, au regard de sa pratique scientifique, de la distinction entre thérapie cellulaire et thérapie génique puisque les cellules génétiquement modifiées pourraient être conduites à jouer simultanément un rôle de substitution et un rôle neuroprotecteur. 54
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