La réponse simple à la question « Est-il possible de faire pousser un rein ? » est « Oui », car Marc Hammerman, MD, et sa collègue, Sharon Rogers, MS, l’ont fait – et avec plus de succès que tous les autres chercheurs dans le monde.
La réponse plus complexe commence par « Oui », puis se poursuit en racontant un parcours d’investigation commencé en 1996, lorsque Hammerman et Rogers se sont posés la même question. Hammerman est le directeur de la division rénale de la faculté de médecine de l’université de Washington et de l’hôpital Barnes-Jewish. Rogers est un instructeur de recherche en médecine au sein de la division.
« Thomas Edison a défini le génie comme étant 1 % d’inspiration et 99 % de transpiration », déclare Hammerman. « Notre inspiration est venue lorsque nous avons émis l’hypothèse de faire croître de nouveaux organes, reins et pancréas endocrinien, en utilisant comme matériau de départ des primordia d’organes embryonnaires de porc transplantés. Cela fait maintenant 17 ans que nous sommes dans la phase de transpiration de nos recherches, car nous nous efforçons de prouver que c’est possible. »
Hammerman est un leader dans le domaine florissant de l’organogenèse, qui se concentre sur la croissance de nouveaux organes à l’aide d’amas de cellules embryonnaires dérivées d’animaux tels que le porc. Ces amas sont connus sous le nom de primordia d’organes. Contrairement aux cellules souches, les primordia d’organes ne peuvent pas se développer en n’importe quel type de cellule. Au contraire, ils sont verrouillés pour devenir un type de cellule particulier ou l’un des types de cellules qui composent un organe.
Un organe compliqué à cultiver
« Le défi de la culture d’un rein est que c’est un organe très compliqué ; vous avez besoin de centaines de types de cellules différentes pour que le rein fonctionne, et elles doivent s’assembler dans une configuration exactement correcte », explique Hammerman. « C’est un défi que personne n’a réussi à relever en utilisant des cellules souches embryonnaires, car le processus d’assemblage est si difficile que nous ne savons pas comment le diriger. »
Le génie de la technique de Hammerman et Rogers est que les primordia de rein embryonnaire de porc qu’ils transplantent chez le rat savent déjà s’auto-assembler. En outre, les chercheurs ont découvert qu’une fois transplantés dans l’hôte, les primordia attirent les vaisseaux sanguins nécessaires au fonctionnement de l’organe. Mais ce qui rend leur approche brevetée vraiment unique, c’est leur capacité à produire un rein parfait qui excrète l’urine, ce que d’autres chercheurs n’ont pas réussi à faire avec autant de succès.
« Nous y parvenons en transplantant non seulement le rein embryonnaire, mais aussi la partie qui se différencie en urètre. Une fois que cette partie s’est développée, nous connectons chirurgicalement l’uretère transplanté à l’uretère de l’hôte », explique le Dr Hammerman. « Toutes ces procédures sont extrêmement minutieuses et impliquent une microchirurgie délicate d’organes à peine visibles. »
D’autres groupes de recherche ont reproduit ce processus avec des résultats similaires mais n’ont pas poursuivi le perfectionnement de la technique. Hammerman pense que la raison est que, tout simplement, ce qu’ils font est extrêmement difficile.
« Arriver avec le concept de transplanter un rein embryonnaire et penser qu’il pourrait devenir vascularisé et se différencier en un rein parfait – c’est une idée remarquable », dit-il. « Mais à un moment donné, le potentiel doit se transformer en réalité. Et c’est difficile. Chaque étape d’un processus scientifique qui mène à une application chez l’homme est difficile. La genèse d’une idée est l’étape la plus difficile, mais il s’agit plutôt d’un effort de création. Les étapes suivantes impliquent beaucoup de travail acharné – la résolution d’un grand nombre de problèmes, certains auxquels vous vous attendez, d’autres surprenants, qui sont nécessaires juste pour amener la technologie à l’endroit où elle pourrait être utile comme outil clinique. »
Bien qu’il faille attendre des années avant de pouvoir transplanter des primordia de rein de porc chez l’homme pour faire pousser de nouveaux reins, la technique a progressé au point que les nouveaux reins cultivés chez les rats ont permis aux animaux de vivre pendant sept à huit jours après l’ablation des reins d’origine.
« La prochaine étape sera la transplantation de primordia de porc chez les primates. Mais nous ne le ferons pas tant que nous n’aurons pas conçu un régime d’immunosuppression qui permette la croissance et la différenciation du rein, et ce nouveau rein devra maintenir l’animal en vie pendant une période prolongée », explique Hammerman.
Transplantation d’un pancréas
Le passage aux primates a déjà été réalisé avec les travaux de Hammerman et Rogers qui transplantent des pancréas embryonnaires de porc comme moyen de traiter le diabète de type 1 et de type 2 chez l’homme.
« Lorsque nous transplantons les primordia de pancréas chez les primates, ils se différencient en cellules bêta, qui se multiplient ensuite chez l’hôte », explique Hammerman. « Nous pouvons guérir le diabète chez les rats diabétiques et améliorer considérablement l’intolérance au glucose chez un primate diabétique, bien que nous n’ayons pas été en mesure de guérir complètement le diabète à long terme ; au bout d’un mois ou deux, le primate a besoin d’insuline. Nous n’envisagerons pas de demander l’approbation de la FDA pour passer à des essais sur l’homme tant que nous ne serons pas capables de rendre un primate diabétique non insulinodépendant pendant au moins six mois »
Hammerman ne s’était jamais considéré comme une personne patiente avant de commencer ses travaux sur l’organogenèse, mais cette caractéristique et un esprit pionnier s’avèrent être des qualités nécessaires pour travailler dans ce domaine. « Souvent, quand on fait de la science, il est possible de consulter la littérature et de trouver quelqu’un qui a rencontré un problème similaire au vôtre et qui a trouvé un moyen de le résoudre », explique M. Hammerman. « Ce n’est pas le cas pour nous. Nous ouvrons la voie, ce qui signifie qu’il y a beaucoup d’essais et d’erreurs. Les expériences elles-mêmes prennent beaucoup de temps. Il faut 120 jours pour faire pousser un rein de porc chez un rat, parce que c’est le temps qu’il faut chez le porc. Quatre mois s’écoulent donc avant que nous sachions si une expérience a fonctionné ou non. »
Est-ce que cela vaut la peine de consacrer du temps et des efforts à la culture de reins et de pancréas ? La réponse de M. Hammerman est un « oui » catégorique.
« Chaque année, environ 10 000 reins deviennent disponibles pour être transplantés chez des patients souffrant d’une maladie rénale en phase terminale », dit-il. « Mais les listes d’attente pour les greffes de rein peuvent atteindre 100 000 personnes. La plupart des patients meurent de la maladie avant qu’un organe ne soit disponible. Si nous parvenons à développer un traitement par transplantation pour les deux types de diabète, des dizaines de millions de personnes en bénéficieraient. Je suis convaincu que les thérapies basées sur la culture de nouveaux organes feront partie de la pratique médicale courante d’ici le milieu du 21e siècle. »