Académie royale de Médecine de Belgique

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SYMPOSIUM SUR LA TRANSPLANTATION DE CELLULES ET DE TISSUS

Académie royale de Médecine de Belgique - Koninklijke Academie voor Geneeskunde van België

Bruxelles, Palais des Académies, 25 avril 2012

 

Le 25 avril 2012, a eu lieu au Palais des Académies de Bruxelles un symposium consacré à la transplantation de cellules et de tissus, sous les auspices des deux Académies royales de Médecine de Belgique. Une vingtaine d’orateurs éminents issus des hôpitaux académiques belges, répartis en trois sessions, ont donné un aperçu de l’état actuel de la recherche dans le domaine de la transplantation de cellules et de tissus.

Les cellules souches sont des cellules peu ou pas spécialisées capables de se diviser et de se développer en différents types cellulaires. Pendant le développement embryonnaire, nos cellules vont se différentier et se spécialiser de plus en plus et perdre leur capacité de régénération. La recherche des facteurs qui régulent la balance entre division cellulaire et différentiation vise, à terme, à rendre possible l’utilisation de divers types de cellules souches pour le traitement de maladies comme le diabète, l’insuffisance cardiaque et la maladie de Parkinson.

Dans la plupart des cas, cette recherche thérapeutique est encore au stade expérimental alors que la greffe de la moelle osseuse est utilisée en routine depuis de nombreuses années pour le traitement de diverses pathologies cancéreuses ou non.

Les thérapies qui recourent aux cellules souches et aux tissus ouvrent d’importantes perspectives pour le traitement de maladies résultant de la perte de cellules ou de leur fonction mais elles soulèvent d’importantes questions éthiques. Les problèmes éthiques liés à l’emploi de cellules souches embryonnaires ou fœtales, le statut des cellules humaines utilisées comme produits médicinaux et les banques commerciales de sang du cordon ombilical ne font pas encore l’objet d’une régulation satisfaisante dans le cadre législatif belge et européen actuel.

 

Dans son introduction, Marc De Broe (KABG, UA), coorganisateur du symposium, précise que l’objectif du symposium est l’information du grand public sur l’état actuel de la recherche en Belgique de la transplantation de cellules et de tissus. Il fait suite au symposium organisé par les deux académies en décembre 2010 sur la transplantation d’organes dont les conclusions ont contribué au nouveau projet de loi prochainement déposé au parlement fédéral.

 

Cellules souches: nature et rôle?

Dans sa conférence inaugurale, Jean-François Denef (UCL) esquisse le cadre biologique du symposium. Les êtres vivants ont la capacité intrinsèque de se développer, de s’adapter à leur environnement et de se reproduire. Notre corps est constitué de milliards de cellules qui subissent un processus continu de division et de mort physiologique (apoptose). Quoique toutes nos cellules possèdent les mêmes gènes dans leur ADN (génotype), elles peuvent cependant se spécialiser et se différentier en différents types cellulaires avec des fonctions propres liées à l’expression de protéines différentes (phénotype).

Dans notre corps, il existe normalement une balance entre prolifération / division cellulaire et différentiation. La division cellulaire est symétrique ou asymétrique selon que les cellules filles sont identiques ou non. La division cellulaire asymétrique est le pivot de la différentiation et est généralement irréversible; les cellules perdent leur capacité de division ou voient leur potentiel de division se réduire progressivement.

Les cellules souches sont peu ou pas différentiées ; leur division génère différents types cellulaires. Selon qu’elles ont la capacité de se différencier ou non en tout type cellulaire, l’on distingue les cellules souches totipotentes ou pluripotentes. En outre, au cours de ces dernières années, l’on a découvert que certains organes contiennent des cellules souches adultes qui ont le pouvoir de réparer leurs lésions.

En plus des cellules souches adultes, les autres sources de cellules souches sont l’embryon, le fœtus et le sang de cordon ombilical.

La capacité des cellules souches à se différentier en différents types cellulaires ouvre une voie prometteuse pour le traitement de nombre de maladies résultant de la perte de certaines populations cellulaires ou de leur fonction.

Pour pouvoir employer les cellules souches en thérapeutique, une connaissance approfondie des facteurs qui contrôlent leur programmation génétique et leur différenciation est nécessaire.

Maurilio Sampaolesi (Stamcelinstituut KU Leuven) a présenté une revue des principes de base de la différentiation des cellules souches. Pendant le développement de l’ovule fécondé qui conduit à l’organisme adulte, les cellules souches perdent progressivement leur potentiel et évoluent d’un état pluripotent vers un état multipotent. L’expression des gènes est contrôlée chez tous les mammifères par des facteurs épigénétiques comme les protéines régulatrices, la méthylation de l'ADN et les ARNs non codants.

Les cellules souches embryonnaires peuvent se multiplier à l’infini en culture « in vitro » et peuvent se différentier en de nombreux types cellulaires comme les cellules nerveuses, épithéliales, musculaires cardiaques et sanguines. A la naissance, les cellules souches embryonnaires ont disparu de notre organisme, ce qui impose d’employer des cellules souches embryonnaires crées au laboratoire (in vitro) ou de recourir à des cellules souches adultes.

Pour créer in vitro des cellules souches embryonnaires, il faut reprogrammer le noyau cellulaire en le transférant dans un ovule dont le noyau propre a été retiré ou en influençant l’expression de ses gènes. Un exemple en est le clonage de la brebis Dolly. Naturellement, les questions éthiques soulevées par l’emploi d’embryons humains limitent l’applicabilité de ces techniques en thérapeutique.

Toutefois, en 2006, des chercheurs japonais ont montré que le caractère pluripotent des cellules souches n’est contrôlé que par un petit nombre de gènes. Cette découverte permet de reprogrammer des cellules somatiques adultes en cellules souches pluripotentes que l’on peut ensuite différentier in vitro en divers types cellulaires comme les cellules musculaires cardiaques et les cellules nerveuses. Cette nouvelle connaissance a déjà trouvé une application en thérapie génique pour l’épidermolyse bulleuse, maladie grave et souvent fatale de la peau. Le gène de la laminine type 5 qui est défectueux chez ces patients est transfecté in vitro dans des cellules souches prélevées dans la peau du patient avant d’être transplantées in situ (dans la peau du patient)

 

Cellules souches, organes et maladies

Cellules souches cancéreuses

Le développement d’un cancer résulte de la prolifération non contrôlée de certains types cellulaires. Les tumeurs sont souvent hétérogènes et contiennent différents types cellulaires.

 Cédric Blanpain (ULB) a résumé de façon concise les recherches scientifiques portant sur l’identification des dites cellules souches cancéreuses. Ces cellules souches cancéreuses ont été, pour la première fois, identifiées dans la leucémie aigüe au milieu des années nonante. Ultérieurement, elles ont été retrouvées dans différents types de tumeurs solides dont le cancer du sein, de l’intestin, de la peau, du cerveau et du pancreas. Elles forment le moteur de la croissance sauvage de la tumeur et sont reconnues par l’expression du marqueur CD34. Leur prolifération anarchique est sous le contrôle de la protéine VEGF via son récepteur neuropiline 1. Ces protéines sont la cible de divers médicaments anticancéreux.

Cellules souches nerveuses

Notre cerveau contient nombre de types cellulaires très spécialisés. Longtemps a prévalu la conviction que les cellules nerveuses cérébrales étaient irréversiblement différentiées et incapables de division. Dans les régions sous-ventriculaires du cerveau existe cependant une réserve limitée de cellules souches nerveuses. Elles sont régulées par un ensemble complexe de gènes, les neurégulines, leurs récepteurs, l’oncogène erb et la protéine intracellulaire BAF57.

Pierre Vanderhaeghen (ULB) a montré que l’on a réussi à cultiver des neurones fonctionnels à partir de cellules souches embryonnaires de la souris et de l’homme et que ces cellules souches embryonnaires étaient capables de réparer des lésions cérébrales chez la souris. Vu les limitations fonctionnelles et éthiques de l’emploi de cellules souches embryonnaires, on s’oriente momentanément vers la reprogrammation de fibroblastes cutanés en cellules nerveuses. La recherche sur les cellules souches nerveuses reste actuellement au stade expérimental et les applications cliniques ne sont pas pour demain. La maladie de Parkinson sera une bonne première candidate à l’application des cellules souches nerveuses parce que, dans cette maladie, un seul type cellulaire (les neurones dopaminergiques) est atteint dans une région bien limitée du cerveau (substance noire du striatum) .

Cellules souches hématopoïétiques

La moelle osseuse produit tous les types de cellules sanguines et contient des cellules souches qui peuvent être mobilisées par des facteurs de croissance. Lucien Noens (UZ Gent) a rappellé que la greffe de moelle osseuse ou de cellules souches hématopoïétiques est utilisée en routine depuis des années pour le traitement de la leucémie et de certains types de cancer. La toxicité médullaire de la chimiothérapie impose d’en limiter les doses. La moelle osseuse peut provenir du patient lui-même (greffe autologue) ou d’un donneur compatible (allogreffe) pour les antigènes majeurs d’histocompatibilité (HLA).

Le recours à des cellules souches d’un donneur expose au risque de réaction du greffon contre l’hôte (Graft versus Host disease) parce que des cellules du donneur peuvent attaquer les cellules du patient (moelle osseuse, foie, peau, intestin…).Par contre, l’on peut aussi observer une élimination de cellules tumorales résiduelles par les cellules provenant du donneur (Graft versus Disease effect).

A côté de la greffe de moelle osseuse comme source de cellules souches hépatopoiétiques, l’on peut aussi, depuis quelques années et de manière croissante, utiliser des cellules souches provenant du sang périphérique ou du sang du cordon ombilical.

Etienne Baudoux (ULG) donna un aperçu de l'enregistrement des donneurs de moelle osseuse en Belgique et sur le plan mondial. Pour pouvoir offrir à chaque patient une greffe médullaire provenant d'un donneur HLA-identique, il faut disposer d'un large pool de donneurs. Au sein de la même fratrie, la probabilité de trouver un donneur HLA-identique est de ¼ alors que dans la population générale, elle n'est que de 1/50.000 ou moins. A l'heure actuelle, environ 60.000 donneurs sont répertoriés dans le registre belge des donneurs de moelle osseuse. De plus, notre pays dispose d'environ 16.000 unités de sang de cordon ombilical conservées dans des banques publiques. De ce point de vue, la Belgique est en très bonne position vis-à-vis des pays voisins en termes de nombre de donneurs de moelle osseuse par rapport à la population du pays.

Cependant, les caractéristiques de son fichier de donneurs, son fonctionnement et sa position face à des structures beaucoup plus grandes actives au niveau international font surgir des défis nouveaux. Ces défis devront être l'objet de décisions stratégiques à court terme.

Cellules dendritiques en thérapie du cancer

Les cellules dendritiques sont présentes dans le sang et dans à peu près tous les tissus. Elles assurent la balance entre réponse immunitaire et tolérance et sont, de ce fait, un des piliers de traitements récents du cancer basés sur la réponse du système immunitaire contre les tumeurs. Viggo Van Tendeloo (UA) expliqua que la préparation d’un vaccin personnalisé basé sur les cellules dendritiques commence par leur isolement à partir du sang du patient. Ensuite, les cellules dendritiques sont chargées d’un antigène provenant de la tumeur du patient et le vaccin est injecté par voie cutanée. Cette thérapie donne des résultats expérimentaux très prometteurs; plus de 200 études cliniques sont en cours dans le monde. Jusqu’à présent, l’étude clinique utilisant un vaccin commercial contre le cancer de la prostate est la seule qui montre une augmentation de la survie. A Anvers, de bons résultats sont obtenus chez des patients atteints de leucémie agüe vaccinés à l’aide de cellules dendritiques. L’efficacité encore limitée et le prix élevé du vaccin (environ 25.000 euros / traitement) restent un obstacle à sa diffusion.

Cellules souches hépatiques

La médecine régénérative pourrait être une solution pour nombre d’affections hépatiques: maladies congénitales du métabolisme, hépatite fulminante, fibrose causée par une hépatite chronique et maladies auto-immunes (hépatite auto-immune, cirrhose biliaire primitive, cholangite sclérosante). Selon Etienne Sokal (UCL), les traitements à base de cellules souches représentent un important complément à la transplantation du foie qui est limitée par la pénurie de donneurs. Dans le foie, également, existent des populations de cellules souches. Elles peuvent être cutivées in vitro et purifiées avant de se différentier, tant in vitro qu’in vivo, en cellules hépatiques à part entière.

L’injection des cellules souches dans le foie, par voie portale, est suivie de leur développement en cellules hépatiques saines dotées d’une fonction normale. En outre, il a été montré que ces cellules possèdent une propriété de ‘homing’ qui leur permet de s’implanter dans le foie après injection intraportale et de ne pas migrer en sites ectopiques. Actuellement, les cellules souches hépatiques sont développées comme médicament par une spin-off de l’UCL (Promethera-Biosciences) et des études cliniques de phase I / II sont en cours.

 

Transplantation de tissus.

Îlots pancréatiques

 Pieter Gillard (KU Leuven) avança que la guérison effective du diabète de type 1 n’est possible que par le remplacement des cellules bêta défaillantes. Cette approche permettrait une meilleure prévention des complications aiguës et chroniques de la maladie que le traitement actuel par l’insuline. La transplantation du pancréas entier est encore actuellement pratiquée mais la pénurie des donneurs ne permet de traiter qu’un nombre limité de patients.

Les pancréas de donneurs récusés pour la transplantation sont offerts à la banque de cellules bêta. Les îlots de Langerhans qui contiennent les cellules bêta sont purifiés. La transplantation d’îlots pancréatiques a l’avantage de permettre un contrôle de qualité approfondi, de pouvoir combiner plusieurs donneurs et de commencer l’immunosuppression in vitro (avant la greffe). Ce type de transplantation permet un bien meilleur contrôle du taux de sucre dans le sang et élimine le risque d’hypoglycémie sévère. Environ 60% des patients transplantés ne doivent plus recevoir d’insuline.

Les défis persistants dans le domaine sont ceux de prolonger la survie des îlots transplantés, de réprimer le rejet avec moins d’effets secondaires et de trouver comment induire une tolérance à l’égard des cellules transplantées. En dernier lieu, il est nécessaire d’avoir accès à une source inépuisable de cellules bêta de qualité, par exemple issues de cellules souches ou d’origine animale, pour pouvoir traiter tous les patients souffrant de diabète de type 1.

Cellules souches et cœur

L’artériosclérose, l’infarctus myocardique et l’insuffisance cardiaque sont responsables d’un nombre considérable de décès et d’une partie importante des dépenses en santé publique. Le cardiologue Jean-Louis Vanoverschelde (UCL) a montré qu’à l’avenir les traitements basés sur les cellules souches pourraient élargir de façon importante l’arsenal thérapeutique pour l’infarctus myocardique et l’insuffisance cardiaque. Les cellules musculaires cardiaques adultes sont en effet incapables de se diviser à nouveau. Il existe cependant dans le cœur des niches de cellules souches qui peuvent contribuer à sa réparation. Par ailleurs, on sait aujourd'hui que des cellules souches extracardiaques peuvent être également recrutées dans le cœur comme le suggèrent des cas de chimérisme après transplantation d’un cœur féminin chez un receveur masculin. Enfin, il est également possible de différentier in vitro les cellules souches cardiaques en tous les types de cellules cardiaques, y compris des cellules musculaires contractiles. Les traitements basés sur les cellules souches de la moelle osseuse ont fait l’objet de plusieurs études cliniques en phase I et de phase II. Les résultats de ces études sont prometteurs sans être cependant spectaculaires. L’emploi de cellules souches cardiaques et de cardiosphères a dépassé la phase expérimentale et est actuellement testé chez l’homme dans des études cliniques en phase I. Les cardiosphères sont des amas de cellules cardiaques qui se réunissent spontanément in vitro en conglomérats contractiles.

Tissus osteo-musculaires

Nadine Ectors (KU - UZ Leuven) mentionna qu’environ 2,2 millions de greffes osseuses sont pratiquées annuellement dans le monde pour des interventions en chirurgie orthopédique, en neurochirurgie et chirurgie maxillo-faciale. Les implantations squelettiques peuvent recourir à des substances « naturelles », synthétiques ou composite. Les substances « naturelles » sont – surtout – d’origine humaine et allogénique. Les donneurs de tissus humains peuvent être des donneurs vivants ou des donneurs décédés. Du fait que les greffes ostéo-musculaires ne sont que rarement utilisées pour des affections vitales, elles doivent répondre aux exigences les plus grandes sur le plan de la sécurité et du contrôle de qualité. Chez les donneurs d’organes, un nombre important de tissus de qualité supérieure peuvent être prélevés, par exemple des os long, mais aussi des tissus mous comme des tendons et des ligaments, outre de la peau, les cornées, les valves cardiaques et des vaisseaux. La loi belge sur la transplantation d’organes de 1986 basée sur l ‘opting out’ (consentement présumé) offre aux centres de transplantation un nombre de donneurs relativement plus élevé que dans les pays voisins. Les directives européennes concernant les tissus et cellules d’origine humaine (2004/23/CE ; 2006/86/CE et 2006/17/CE), transposées dans la nouvelle législation belge (loi du 19-12-2008), visent à régler la disponibilité et la sécurité des greffes tissulaires. Toutefois, le fait que les aspects éthiques n’aient pas été réglés, crée une tension certaine entre d’une part l’offre et d’autre part la demande incessante pour plus de tissus et cellules d’origine humaine (Bull World Health Organ 2010;88:870–872). Comme dans le domaine des organes la nécessité d’une cadre éthique s’impose.

Tissu ovarien

Le traitement du cancer par chimiothérapie et radiothérapie entraîne une perte des follicules ovariens et la stérilité. Jacques Donnez (UCL) expliqua que les possibilités de préserver la fertilité après traitement du cancer incluent la congélation de l’embryon, d’ovules ou de tissu ovarien. Les deux premières méthodes ne sont possibles qu’après la puberté et imposent de retarder le début du traitement du cancer. La congélation du tissu ovarien peut, par contre, être proposée à tout âge de la vie sans retard significatif du début de traitement du cancer.

Lorsque le traitement du cancer est terminé, le tissu ovarien congelé est transplanté in situ ou dans le péritoine lorsque les deux ovaires ont été enlevés. Cette greffe permet le rétablissement du cycle menstruel dans les 6 mois. Cette technique a permis à ce jour d’obtenir 20 naissances, dont 6 en Belgique. Cette approche est sûre en cas de tumeur solide. Par contre, dans la leucémie, existe le risque de réintroduire des cellules malignes résiduelles; dans ce cas, il est préférable de réimplanter des follicules isolés plutôt que du tissu ovarien.

Transplantation de cellules souches de la cornée

Marie-José Tassignon (UA) présenta une technique très prometteuse qui est en cours d’évaluation dans des études cliniques de phase I/II. La cornée possède un stock de cellules souches au niveau du limbe, au bord de la conjonctive, qui pourvoient au remplacement des cellules cornéennes. En cas de déficit de cellules souches cornéennes, la cornée devient opaque et est envahie par des vaisseaux sanguins. La transplantation de cellules souches cornéennes vise à rendre la vue au patient.

Les cellules souches de la cornée prélevées chez le donneur sont cultivées in vitro sur une membrane amniotique provenant d’un placenta et ensuite replacées chez le patient après résection de la cornée opaque. Les cellules souches cornéennes inhibent la croissance de nouveaux vaisseaux  et, dans un deuxième temps, une greffe de cornée normale est pratiquée pour rendre la vue au patient.

 

Cadre légal et questions éthiques

Xavier De Cuyper (Agence fédérale des Médicaments et des Produits de Santé) ébaucha le cadre légal actuel pour l’utilisation de cellules et de tissus en transplantation. Il souligna que, du point de vue légal, les cellules souches employées en thérapeutique doivent être considérées comme des médicaments et doivent suivre, pour l’enregistrement et l’emploi clinique, les mêmes règles que pour les médicaments sauf en cas de ‘hospital exemption’. Celle-ci peut être accordée par l’État membre aux médicaments de thérapie innovante, préparés de façon ponctuelle, selon les normes de qualité spécifiques, et utilisés au sein du même Etat membre, dans un hôpital, sous la responsabilité exclusive d’un médecin, pour exécuter une prescription médicale déterminée pour un produit spécialement conçu à l’intention d’un malade déterminé.

Luc Michel (UCL) rappela le cadre légal et les avis du Comité Consultatif National de Bioéthique concernant le développement de banques privées de sang du cordon ombilical. En raison de son potentiel thérapeutique, le sang de cordon, encore récemment considéré comme un déchet, a été revalorisé.

Le statut des banques commerciales de sang de cordon qui le réservent pour l’emploi privé de son ‘propriétaire’ n’est pas encore suffisamment défini du point de vue légal.

Yvon Englert (ULB) éclaira les questions éthiques entourant l’emploi des cellules souches embryonnaires. Bien entendu, chaque emploi de cellules souches doit satisfaire aux standards éthiques qui valent pour toutes les expérimentations et tous les traitements. De plus, se pose la question de savoir si des cellules et des tissus humains peuvent être considérés comme des médicaments et si les découvertes faites en ce domaine peuvent être brevetées. En outre, le statut de l’embryon doit être pris en considération: La vision philosophique de chacun sur le statut de l’embryon définit dans une grande mesure l’acceptabilité morale de l’emploi de cellules souches embryonnaires, difficile à accepter par ceux qui considèrent l’embryon déjà comme une personne à part entière. La loi belge du 11 mai 2003, relative à la recherche sur les embryons in vitro, limite strictement l’emploi de l’embryon humain pour la recherche in vitro et la création d’embryon pour la recherche; seul le clonage non reproductif est autorisé. Elle crée un cadre légal strict mais cohérant permettant de développer la recherche sur les cellules souches embryonnaires humaines. Les restrictions au financement de cette recherche par l’UE posent la question de la légitimité de l’Union à poser des exigences éthiques par-dessus les règles en vigueur dans les États alors qu’il s’agit d’un domaine qui n’est pas de sa compétence.