Des chercheurs japonais testent des sphéroïdes cardiaques pour la régénération cardiaque chez les singes

Des chercheurs japonais testent des sphéroïdes cardiaques pour la régénération cardiaque chez les singes

Les thérapies cardiaques régénératives consistent à transplanter des cellules du muscle cardiaque dans les zones endommagées du cœur pour restaurer les fonctions perdues. Cependant, le risque d'arythmies cardiaques suite à cette procédure serait élevé. Dans une étude récente, des chercheurs japonais ont testé une nouvelle approche dans laquelle des « sphéroïdes cardiaques » cultivés à partir de cellules souches humaines sont injectés directement dans des ventricules endommagés. Les résultats extrêmement positifs observés dans les modèles de primates mettent en évidence le potentiel de cette stratégie.

Les maladies cardiovasculaires restent l’une des causes de décès les plus fréquentes dans le monde et sont particulièrement fréquentes dans les pays industrialisés. Les infarctus du myocarde, communément appelés « crises cardiaques », sont en augmentation et entraînent un nombre important de décès chaque année.

Bei Herzinfarkten werden typique Millionen von Herzmuskelzellen abgetötet, wodurch das Herz geschwächt wird. Étant donné que les mammifères ne peuvent pas régénérer eux-mêmes les cellules du muscle cardiaque, les transplantations cardiaques constituent actuellement la seule option cliniquement viable pour les patients souffrant (ou susceptibles de souffrir) d’insuffisance cardiaque. Étant donné que les transplantations cardiaques complètes coûtent cher et qu’il est difficile d’obtenir des donneurs, il n’est pas surprenant que les thérapies alternatives soient très demandées dans la communauté médicale.

Une stratégie prometteuse qui devient de plus en plus importante est l’utilisation de cellules souches pluripotentes induites par l’homme (HiPSC) pour la thérapie cardiaque régénérative. En termes simples, les HiPSC sont des cellules qui proviennent de cellules matures et peuvent être efficacement « reprogrammées » en un type de cellule complètement différent, comme les cellules du muscle cardiaque (cardiomyocytes). Grâce à la transplantation ou à l'injection d'un kardiomyozyte dans les HiPSC, le risque d'apparition de maladies graves est le plus facile, une partie de la fonctionnalité améliorée est disponible. Malheureusement, des études ont montré que cette approche peut augmenter le risque d’arythmies cardiaques, ce qui représente un obstacle majeur aux essais cliniques.

Dans une étude récente, une équipe de recherche japonaise de l’université de Shinshu et de la faculté de médecine de l’université Keio a testé une nouvelle stratégie de thérapie cardiaque régénérative en injectant à des singes atteints d’infarctus du myocarde des « sphéroïdes cardiaques » fabriqués à partir de HiPSC. Cette étude a été publiée dans la revue le 26 avril 2024Trafica été dirigé par le professeur Yuji Shiba du Département des sciences et de la médecine régénératives de l'Université de Shinshu.

L'équipe comprenait Hideki Kobayashi, le premier auteur, et Koichiro Kuwahara du département de médecine cardiovasculaire de la faculté de médecine de l'université de Shinshu, ainsi que Shugo Tohyama et Keiichi Fukuda du département de cardiologie de la faculté de médecine de l'université de Keio.

Dans leur nouvelle approche, les chercheurs ont cultivé des hiPSC dans un milieu qui a conduit à leur différenciation en cardiomyocytes. Après avoir soigneusement extrait et purifié les sphéroïdes cardiaques (collections tridimensionnelles de cellules cardiaques) des cultures, ils ont injecté environ 6 × 107 cellules dans les cœurs endommagés de macaques crabiers (Macaca fasciculaire). Ils ont surveillé l'état des animaux pendant douze semaines et mesuré régulièrement leur fonction cardiaque. Ils ont ensuite analysé le cœur des singes au niveau tissulaire pour déterminer si les sphéroïdes cardiaques pouvaient régénérer les muscles cardiaques endommagés.

Tout d’abord, l’équipe a vérifié la reprogrammation correcte des HiPSC en cardiomyocytes. En utilisant des mesures électriques au niveau cellulaire, ils ont observé que les cellules cultivées présentaient des profils potentiels typiques des cellules ventriculaires. Les cellules ont également répondu comme prévu à divers médicaments connus. Plus important encore, ils ont découvert que les cellules exprimaient en abondance des protéines adhésives telles que la connexine 43 et la N-cadhérine, ce qui favoriserait leur intégration vasculaire dans un cœur existant.

Les cellules ont ensuite été transportées du site de production de l’université Keio à l’université de Shinshu, située à 230 km. Les sphéroïdes cardiaques, conservés à 4 °C dans des conteneurs standards, ont survécu sans problème au voyage de quatre heures. Cela signifie qu’aucune mesure cryogénique extrême ne serait nécessaire lors du transport des cellules vers les cliniques, ce qui rendrait l’approche proposée plus rentable et plus facile à mettre en œuvre.

Enfin, les singes ont reçu des injections de sphéroïdes cardiaques ou d'un placebo directement dans la cavité cardiaque endommagée. Au cours de la période d’observation, les chercheurs ont constaté que les arythmies se produisaient très rarement et que seules deux personnes du groupe de traitement présentaient une tachycardie transitoire (pouls rapide) au cours des deux premières semaines. À l’aide d’une échocardiographie et d’une tomodensitométrie, l’équipe a confirmé qu’après quatre semaines, le cœur des singes traités avait un meilleur débit ventriculaire gauche par rapport au groupe témoin, ce qui indique une meilleure capacité de pompage sanguin.

L’analyse histologique a finalement révélé que les greffons cardiaques étaient matures et correctement attachés aux tissus préexistants, confirmant ainsi les résultats des observations précédentes. "Les sphéroïdes cardiaques dérivés de HiPSC pourraient potentiellement constituer une forme optimale de produits de cardiomyocytes pour la régénération cardiaque en raison de leur processus de génération simple et de leur efficacité", note le professeur adjoint Kobayashi. "Nous pensons que les résultats de cette recherche aideront à résoudre le principal problème de l'arythmie ventriculaire survenant après une transplantation cellulaire et à accélérer considérablement la mise en œuvre d'une thérapie régénérative cardiaque.» ajoute-t-il encore.

Bien qu’il ait été testé sur des singes, il convient de noter que le protocole de préparation des sphéroïdes cardiaques utilisé dans cette étude a été conçu pour une utilisation clinique chez l’homme. "Les résultats positifs obtenus jusqu’à présent suffisent à donner le feu vert à notre étude clinique, appelée étude LAPiS. Nous utilisons déjà les mêmes sphéroïdes cardiaques chez des patients atteints de cardiomyopathie ischémique," commente le professeur adjoint Kobayashi.

Espérons tous un succès retentissant de l’étude LAPiS, ouvrant la voie à des options de traitement élargies et efficaces pour les personnes souffrant de problèmes cardiaques.

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