Demain : les greffes cellulaires

Bilan des essais cliniques Il convient d’abord de bien distinguer les trois indications cliniques de la thérapie cellulaire en cardiologie car chacune pose des problèmes spécifiques et ne relève pas nécessairement du même type cellulaire. Chronologiquement, les premières greffes de cellules ont été faites dans le contexte de l’insuffisance cardiaque chronique.   L’insuffisance cardiaque Myoblastes La plupart des essais ont utilisé des myoblastes squelettiques autologues expandus en culture puis réinjectés dans la cicatrice d’infarctus et à sa périphérie au cours de pontages aortocoronaires. À ce jour, 4 essais chirurgicaux totalisant 56 patients ont été publiés. Leurs résultats établissent la faisabilité de la technique et, globalement, sa tolérance sous réserve d’un risque de troubles du rythme ventriculaire, dont il est encore difficile d’affirmer qu’il est spécifiquement lié à la greffe des myoblastes compte tenu de la fréquence des arythmies dans l’insuffisance cardiaque. Parallèlement, trois essais ont comporté une administration de myoblastes par cathéter soit endoventriculaire gauche, soit par la voie du sinus coronaire (et dans ces situations, sans revascularisation associée). Les principales conclusions que l’on peut en tirer se résument à une démonstration de la faisabilité technique de ces procédures. En revanche, la petite taille de ces études, chirurgicales ou non, l’absence de groupes témoins et le caractère confondant des revascularisations habituellement associées, rendent impossible toute conclusion pertinente quant à l’efficacité fonctionnelle de ces transplantations de myoblastes. C’est la raison pour laquelle a été entreprise une étude multicentrique, randomisée, contrôlée en double aveugle (MAGIC [Myoblast Autologous Grafting in Ischemic cardiomyopathy]) qui a inclus 97 patients traités. Les résultats, communiqués à l’AHA devraient permettre une appréciation plus rigoureuse du bénéfice fonctionnel éventuel ainsi que du risque d’arythmies ventriculaires (cf le prochain numéro de Cardiologie Pratique). En effet, un défibrillateur automatique a été implanté chez tous les patients et la comparaison des tracés électrocardiographiques fournira une comparaison objective du risque rythmique entre les patients greffés et ceux assignés au groupe placebo. Cellules de moelle Enfin, dans le cadre de l’insuffisance cardiaque, deux études randomisées utilisant des cellules de la moelle ont été rapportées. Dans l’une d’entre elles, l’administration des cellules s’est faite au cours de pontages coronaires, selon un protocole très proche de celui de l’essai MAGIC (la différence principale étant le type de cellules utilisées) ; cet essai est négatif. La deuxième étude a comporté une administration intracoronaire des cellules médullaires selon un schéma méthodologique de type « cross-over » assez compliqué, mais le résultat est positif. Cette dernière étude provient de l’équipe allemande de Zeiher qui est la seule à ce jour à avoir observé des effets très positifs de ces injections intracoronaires de cellules médullaires qu’il s’agisse, comme on vient de le voir, d’une ischémie cardiaque chronique ou de l’infarctus du myocarde.   L’infarctus aigu La deuxième indication majeure de la thérapie cellulaire est l’infarctus du myocarde au stade aigu. Dans ce cas, seules des cellules autologues de la moelle sanguine ont été utilisées. Les protocoles, bien standardisés, peuvent se résumer ainsi : • les patients ont dans un premier temps été revascularisés de façon conventionnelle par une angioplastie complétée par la mise en place d’une endoprothèse coronaire ; • puis une biopsie de la crête iliaque a été pratiquée et les cellules mononuclées de la moelle ont été réinjectées dans l’artère précédemment réouverte dans des délais variables mais qui varient habituellement entre 3 et 8 jours après l’infarctus. Toutes les études de phase I ont initialement rapporté des résultats très positifs en termes d’amélioration de la fonction ventriculaire, de la perfusion myocardique et de la viabilité métabolique ; cet enthousiasme a été quelque peu nuancé par les résultats des premières études randomisées et contrôlées. À ce jour, quatre d’entre elles ont été rapportées qui totalisent 426 patients. Sur la base du critère principal de jugement (amélioration de la fraction d’éjection du ventricule gauche), trois d’entre elles sont négatives. Le seul essai positif, que l’on doit à l’équipe de Zeiher à Francfort, rapporte une amélioration de la fraction d’éjection de 2,5 % comparativement au groupe placebo. Plus récemment, la même équipe a publié ses résultats à un an qui indiquent un effet favorable sur des critères purement cliniques (mortalité, insuffisance cardiaque, récidive d’infarctus et nécessité de revascularisation). Les raisons de la discordance entre les observations de l’équipe de Francfort et celles rapportées par ailleurs dans la littérature, ne sont pas clairement élucidées et plusieurs facteurs interviennent sans doute, notamment : • les caractéristiques initiales des patients, • le moment de l’injection des cellules médullaires (le bénéfice paraît surtout net lorsqu’elle est différée au delà du 5e jour après l’infarctus), • le mode de préparation des cellules et la puissance de l’analyse statistique. Il semble, en revanche, que le nombre absolu de cellules injectées n’ait pas un rôle déterminant et que le résultat dépende davantage de leur fonctionnalité. Enfin, chacun s’accorde à reconnaître que la tolérance de ces injections intracoronaires de cellules médullaires paraît excellente, tant à court qu’à moyen terme. Il appartient désormais aux études randomisées et contrôlées, en cours ou à venir, de conforter ou non les résultats encourageants publiés par Zeiher et ses collaborateurs. En marge de ces injections de moelle non fractionnées, deux autres approches ont été testées, toujours dans le cadre de l’infarctus du myocarde : • l’une a consisté à mobiliser les cellules souches médullaires par l’administration de G-CSF selon des protocoles très proches de ceux utilisés en hématologie. Les résultats sont à ce jour décevants puisque, sur trois essais randomisés, deux sont négatifs sur le critère principal de jugement (amélioration de la fonction ventriculaire gauche) ; • la seconde approche a testé l’administration intracoronaire directe de populations sélectionnées (cellules souches mésenchymateuses ou progéniteurs hématopoïétiques CD133). Dans le premier cas, il n’existe qu’une seule étude clinique chinoise, randomisée et contrôlée, qui a rapporté des résultats positifs mais soulève un certain scepticisme : • ces résultats n’ont à ce jour pas été reproduits ; • la taille même des cellules souches mésenchymateuses peut faire légitimement craindre des phénomènes d’obstruction microvasculaire, comme cela a été rapporté chez l’animal. Pour cette raison, une équipe américaine vient de conclure une étude qui a comporté l’administration de cellules souches mésenchymateuses mais par voie intraveineuse périphérique. L’originalité de cet essai est que les cellules sont allogéniques, le postulat étant qu’elles ont un privilège immunologique qui leur éviterait d’être rejetées. On attend avec intérêt les résultats de cette étude même s’il est peu probable, compte tenu du filtre pulmonaire, que beaucoup de ces cellules administrées par voie périphérique aient pu atteindre les zones infarcies du myocarde qu’elles étaient supposées régénérer. Dans le cas de l’utilisation des progéniteurs CD133, l’amélioration fonctionnelle rapportée a contrasté avec une accélération des lésions coronaires au site d’implantation de l’endoprothèse et plus en aval, conduisant l’équipe cardiologique à stopper prématurément les inclusions. On sait que ces cellules ont un très fort pouvoir angiogénique et il n’est pas impossible que la relation complexe qui existe entre angiogenèse et athérogenèse puisse expliquer ces effets indésirables, dont les mécanismes sont actuellement en cours d’investigation.   L’angor réfractaire Enfin, la troisième et dernière indication, à ce jour plus marginale, est l’angor réfractaire. Une seule étude randomisée (PROTECT-CAD [Therapeutic Angiogenesis in Coronary Artery Diseases]) a été rapportée lors des sessions 2006 de l’ACC. Elle a inclus 28 patients présentant un angor rebelle et chez lesquels des cellules mononuclées de la moelle ont été injectées par voie endoventriculaire gauche, sous contrôle d’une cartographie électromagnétique. Cette étude est positive sur la base du critère principal de jugement (épreuve d’effort), dont on peut discuter la robustesse, mais surtout de façon assez surprenante, elle a essentiellement analysé les variations de la tolérance à l’effort au sein de chaque groupe sans comparer directement ces deux groupes l’un à l’autre. Les conclusions doivent donc en être interprétées avec prudence. Un autre essai utilisant la même voie d’injection endoventriculaire gauche mais une population cellulaire différente (progéniteurs hématopoïétiques CD34+) est actuellement en cours aux États-Unis chez des patients angineux. De cette analyse de la littérature, ressort un bilan mitigé d’où n’émergent que deux études franchement positives (qui, au demeurant, viennent de la même équipe). Cette constatation n’a rien de surprenant pour un traitement qui n’en est qu’à ses débuts et ne découragera que ceux qui avaient d’emblée placé dans la thérapie cellulaire des espoirs irréalistes. En réalité, cette première vague de travaux cliniques a été riche d’enseignements, non seulement pour orienter les études futures mais également pour dégager des pistes de recherche dont chacune offre de véritables perspectives d’amélioration de la technique.   Perspectives des greffes cellulaires Trois problèmes majeurs ont en fait été identifiés et, si nous parvenons à les résoudre, on peut gager que les greffes cellulaires pourraient représenter un véritable progrès thérapeutique.   La rétention intracardiaque des cellules Que les injections se fassent par voie chirurgicale, sous contrôle de la vue, ou par cathéter, elles ne permettent qu’à une petite fraction des cellules de rester présentes dans le cœur. Il ne semble pas que la dissémination systémique des cellules, aujourd’hui bien documentée, ait des effets indésirables mais il est clair qu’elle diminue d’autant l’efficacité de la transplantation. À titre d’exemple, c’est au maximum 3 à 4 % des cellules injectées par voie intracoronaire dont on retrouve la trace dans le myocarde quelques heures plus tard. Il y a donc un besoin réel d’améliorer les techniques de transfert cellulaire par des systèmes permettant une injection précise, reproductible et efficace ou peut-être de développer des alternatives à l’injection, telles ces feuilles biocompatibles, thermosensibles, ensemensées par les cellules et qui se posent simplement à la surface du cœur à laquelle elles adhèrent par des mécanismes purement physiques. Leur utilisation clinique éventuelle resterait cependant limitée aux seules voies chirurgicales.   La survie des cellules L’efficacité thérapeutique potentielle des greffes cellulaires est encore amoindrie par le fait que parmi celles qui ont été retenues dans le myocarde, une grande majorité (jusqu’à 90 %) meurent dans les jours qui suivent les injections. Cette mort cellulaire est un phénomène multifactoriel où interviennent notamment la réponse inflammatoire aux injections, l’apoptose, l’ischémie inhérente à la faible vascularisation des zones greffées et la perte des rapports normaux des cellules avec la matrice extracellulaire. Sur le plan pratique, ces deux derniers facteurs sont importants car ils offrent une prise réelle à des interventions thérapeutiques. Ainsi, on peut améliorer la vascularisation du greffon par des approches diverses fondées sur des procédés purement mécaniques (pontage coronaire ou angioplastie), la thérapie génique (administration de cellules génétiquement modifiées de façon à surexprimer des facteurs de croissance angiogéniques) ou même la thérapie cellulaire (cotransplantation de cellules médullaires à fort potentiel angiogénique). Il est aujourd’hui trop tôt pour savoir laquelle parmi ces approches est la plus utile ; ce sera sans doute celle qui combinera au mieux l’efficacité préclinique, la tolérance et la compatibilité avec les exigences réglementaires et la facilité d’utilisation clinique. La reconstitution d’une matrice extracellulaire apportant aux cellules transplantées le microenvironnement auquel elles sont habituées est un autre objectif important pour optimiser la survie du greffon. Là-encore, plusieurs matrices sont envisageables et on soulignera seulement l’intérêt particulier suscité par des nanopeptides qui s’auto-assemblent in vivo et réalisent ainsi une forme d’encorbellement susceptible d’améliorer la survie des cellules greffées. L’avantage spécifique de ces fibres nanopeptidiques est qu’elles peuvent par ailleurs être chargées par des facteurs de croissance, dont la libération progressive pourrait optimiser encore la trophicité du greffon et de son environnement immédiat. Il apparaît ainsi que le concept de thérapie « cellulaire » mérite sans doute d’être élargi pour inclure, non pas seulement les cellules, mais également leur support vasculaire et matriciel. Naturellement, il ne sera possible d’évaluer correctement l’efficacité de ces stratégies visant à améliorer la survie des cellules que si l’on dispose parallèlement de méthodes d’imagerie non invasives, permettant d’en suivre le devenir dans le temps. Sur ce plan, des perspectives prometteuses semblent aujourd’hui ouvertes par le marquage des cellules à l’aide de particules ferriques qui permettent, grâce à la résonance magnétique, d’assurer une certaine traçabilité in vivo du greffon.   La fonctionnalité des cellules À ce jour, les mécanismes qui sous-tendent les bénéfices présumés de la thérapie cellulaire restent incomplètement clarifiés. L’une des hypothèses prévalentes est celle de la limitation du remodelage ventriculaire liée à une forme de contention par les îlots de cellules greffés et peut-être à un remodelage paracrine de la matrice extracellulaire permettant d’en améliorer l’élasticité. Le second mécanisme couramment invoqué fait précisément intervenir une sécrétion de facteurs de croissance et de cytokines par les cellules greffées. L’amélioration des symptômes parkinsoniens par greffe de neurones dopaminergiques, ou la possibilité pour certains diabétiques d’être sevrés de l’insuline après injection intra-portale d’îlots de Langerhans, illustrent la capacité des cellules à exercer leur effet thérapeutique au travers de la libération d’un principe pharmacologiquement actif. Dans le cas du cœur, ces effets paracrines ont principalement été documentés pour les cellules dérivées de la moelle qui produisent une large gamme de médiateurs impliqués dans la survie cellulaire, l’angiogenèse ou « l’adressage » (homing) des cellules circulantes vers les zones ischémiques. Des travaux récents suggèrent, par ailleurs, que cette hypothèse paracrine pourrait également s’appliquer aux myoblastes squelettiques. Il est, en revanche, aujourd’hui bien acquis que les cellules somatiques adultes, médullaires ou musculaires, ne se transforment pas en cardiomyocytes et ne peuvent donc pas participer de façon effective à la « régénération » du myocarde. C’est la raison pour laquelle il est important de positionner le choix des cellules par rapport à l’objectif clinique. • Si le but principal est de favoriser l’angiogenèse, sans doute les cellules médullaires sont-elles d’excellentes candidates car, même si elles ne survivent que brièvement dans la zone greffée, ce laps de temps peut suffire pour que les facteurs de croissance qu’elles libèrent agissent de façon paracrine et permettent d’amorcer le développement d’une néovascularisation. • Si, en revanche, l’objectif principal est de restaurer une fonction contractile dans le cas d’une insuffisance cardiaque, les myoblastes squelettiques paraissent aujourd’hui un choix plus logique. Toutefois, leur limite principale est leur restriction au seul lignage musculaire squelettique et donc l’incapacité d’exprimer les protéines de jonction qui leur permettraient de se coupler sur le plan électromécanique aux cardiomyocytes hôtes et à former ainsi un syncytium fonctionnel, prérequis à une contraction synchrone du greffon avec le cœur receveur. C’est donc vers des cellules ayant cette capacité qu’il faut s’orienter si l’on souhaite aboutir à une myogenèse efficace. Il n’est, dans ces conditions, pas surprenant qu’à ce jour une telle synchronisation n’ait été observée qu’après greffe de cellules cardiaques fœtales qui expriment naturellement les protéines de jonction. Toutefois, dans une perspective clinique, les difficultés liées à l’utilisation des cellules fœtales incitent à explorer d’autres types cellulaires ayant également une potentialité de différenciation cardiomyogénique. On peut schématiquement les classer en trois catégories. Les précurseurs potentiels résidant dans des tissus extracardiaques (moelle sanguine, muscle squelettique, tissu adipeux, sang de cordon) : dans des conditions de culture bien déterminées, ces précurseurs pourraient, en effet, se différencier en cellules cardiaques, mais cette évolution phénotypique n’a, à ce jour, été décrite que chez le petit animal et doit donc être confirmée dans des modèles cliniquement plus pertinents. Les cellules souches cardiaques : récemment décrites, elles posent le problème de leur phénotype exact (plusieurs marqueurs de surface ayant été décrits), de leur persistance chez l’adulte, notamment porteur d’une cardiopathie ischémique, de leur accessibilité par une biopsie endomyocardique et de leur capacité proliférative in vitro sans perte du potentiel de différenciation. Une étude conduite récemment dans notre service sur des biopsies endomyocardiaques réalisées chez des transplantés cardiaques et des fragments d’oreillette droite collectés pendant des pontages coronaires, suggère que des cellules exprimant des marqueurs de cellules souches sont extrêmement rares et semblent de surcroît appartenir pour leur majorité à un lignage hématopoïétique. C’est dire que, si les travaux actuels sur les cellules souches cardiaques sont certainement importants pour mieux connaître la biologie du développement de cet organe, leur application à des fins thérapeutiques est encore très incertaine. Les cellules souches embryonnaires. Plusieurs études ont montré que du fait de leur pluripotence, elles ont la capacité, en présence des signaux appropriés, de se différencier en cardiomyocytes récapitulant les caractéristiques morphologiques, électrophysiologiques et fonctionnelles des cellules cardiaques. Ces observations ont été confirmées sur des modèles d’infarctus chez les petits et gros animaux. Indépendamment des problèmes éthiques, le prérequis absolu à l’utilisation de ces cellules est leur spécification préalable permettant de les orienter vers un phénotype cardiaque, puis la sélection de la population ainsi spécifiée et l’élimination des cellules restées indifférenciées. C’est, en effet, ce contingent seul qui peut entraîner une prolifération de type tumoral. De plus, ces cellules n’ont qu’une faible immunogénicité, et dans la perspective de greffes allogéniques issues de banques, il n’est pas irréaliste d’envisager un appariement entre la lignée « donneuse » et le receveur dans le système HLA et par conséquent la possibilité de limiter l’immunosuppression. Les problèmes techniques à résoudre restent certainement nombreux mais la rapidité des recherches dans ce domaine ne rend pas impossible que ces cellules représentent à terme celles de la seconde génération qui permettra d’atteindre l’objectif d’une véritable recolonisation du myocarde par des cardiomyocytes dérivés du greffon.   En conclusion   La faisabilité technique de la thérapie cellulaire cardiaque est aujourd’hui bien établie. L’expérience clinique suggère globalement une bonne tolérance même si certains effets adverses, tels l’accélération des lésions coronaires ou les troubles du rythme après administration de cellules médullaires et musculaires, respectivement, méritent d’être mieux caractérisés. L’efficacité, en revanche, si l’on se fonde sur les premiers essais cliniques, paraît marginale et cela n’a rien d’étonnant compte tenu du caractère encore balbutiant de cette nouvelle approche thérapeutique. Ces résultats ne surprendront en fait que ceux qui ont d’emblée placé dans la thérapie cellulaire des espoirs disproportionnés que n’ont jamais justifié les données précliniques. Ces études cliniques initiales ont toutefois été riches d’enseignements et ont notamment permis de mieux cibler les problèmes majeurs qui restent aujourd’hui à régler : type de cellules en fonction de la pathologie à traiter, dose optimale, amélioration des techniques d’administration, développement parallèle de l’imagerie pour évaluer les stratégies visant à promouvoir la survie des cellules implantées. Une autre leçon majeure de cette première série d’essais cliniques, confirmée par les données expérimentales les plus récentes, est que les cellules adultes ne donnent pas naissance à de nouveaux cardiomyocytes et que, si l’objectif est la restauration d’un pool contractile fonctionnel, il faut donc poursuivre la quête de cellules ayant une véritable capacité de régénération myocardique. Il est encore trop tôt pour savoir quelles cellules seront les plus efficaces et rien n’est plus absurde que d’opposer cellules adultes et cellules embryonnaires, notre ignorance actuelle nous faisant obligation d’explorer parallèlement toutes les pistes possibles. Ces travaux expérimentaux ne doivent toutefois pas conduire à l’arrêt des essais cliniques dès lors qu’ils sont conçus et menés selon des règles méthodologiques strictes. De tels essais sont, en effet, irremplaçables, non seulement pour évaluer l’impact de ces thérapies nouvelles sur des critères cliniquement pertinents, mais aussi pour identifier les problèmes spécifiques à la pathologie humaine qu’aucun modèle expérimental, si élaboré soit-il, ne permet de reconnaître. Il faut donc encourager ce va-et-vient permanent entre hôpital et laboratoire car il est, dans ce domaine de la thérapie cellulaire comme dans bien d’autres, le prérequis absolu à tout progrès thérapeutique. Une bibliographie sera adressée aux abonnés sur demande au journal.