Les chercheurs visent la première greffe doeil humain dans la décennie

PITTSBURGH – Les scientifiques se sont efforcés dobtenir des greffes oculaires réussies pendant des siècles. Les premières tentatives se lisent comme le journal de Mary Shelley: implanter lœil dun chien dans laine dun rat, transplanter lœil dun rat sur le cou dun autre rat, arracher lœil dun mouton dune cavité et le placer dans lautre.

Mais jamais une greffe de lœil entier na été réalisée avec succès chez une personne vivante. Le réseau complexe de muscles, de vaisseaux sanguins et de nerfs de lœil – connectés directement au cerveau – a voué à léchec les expériences passées.

Maintenant, une équipe de chirurgiens transplanteurs de Pittsburgh vise à inverser la tendance, et ils espérons quils pourront le faire dans la prochaine décennie, en utilisant les yeux de donneurs pour redonner la vue aux personnes qui ont subi des blessures oculaires traumatiques.

« Jespère que dans 10 ans, nous ferons des greffes oculaires chez lhomme », A déclaré le Dr Kia Washington, chirurgien plasticien au centre médical de lUniversité de Pittsburgh et chef de léquipe de recherche.« Il y a des gens qui sont très sceptiques, évidemment, pour des raisons évidentes. C’est une sorte de moonshot. »

Et c’est un moonshot qui intéresse particulièrement le ministère de la Défense, qui est le principal bailleur de fonds du projet. Les traumatismes oculaires sont la quatrième blessure de combat la plus courante chez les soldats américains. En comptant à la fois les soldats et les civils, près dun million dAméricains vivent avec une déficience visuelle due à des blessures aux yeux. Avec les yeux des donateurs, Washington et ses collègues estiment que beaucoup pourraient un jour revoir.

Viseur de suture

Les premières tentatives de transplantation oculaire signalées chez des animaux ont commencé au 19ème siècle et ont culminé pendant la Seconde Guerre mondiale. Pas plus tard quen 1977, un groupe de travail du National Eye Institute a conclu, après une enquête approfondie en laboratoire, que les transplantations oculaires entières ne pouvaient pas réussir. Ces expériences ont été en proie à des problèmes de rejet immunitaire, de circulation sanguine inadéquate et de manque de fonction nerveuse.

Si lœil transplanté doit jamais voir, les connexions nerveuses sont essentielles – et aussi la partie la plus compliquée dun œil transplantation. Le nerf optique, qui relie lœil au cerveau, fait partie du système nerveux central, avec le cerveau et la moelle épinière. Alors que les nerfs ailleurs dans le corps – par exemple, ceux des doigts ou du cuir chevelu – survivent aux blessures et se régénèrent facilement, le système nerveux central nest pas si résistant.

Mais Washington et son équipe ont commencé à craquer le code du nerf optique, en maintenant ses cellules en vie à lextérieur du corps et en lincitant à repousser chez un animal donneur.

Et ces dernières décennies ont vu dénormes progrès dans dautres aspects de la médecine de transplantation, y compris les médicaments immunosuppresseurs et les techniques microchirurgicales , A déclaré Washington, qui ont permis des transplantations qui étaient auparavant impossibles.

« Dix ans, 20 ans avant la transplantation manuelle, il y avait beaucoup de scepticisme et tout simplement la technologie nétait pas là », a déclaré Washington. « Vous pouvez dire la même chose avec la transplantation oculaire. »

Léquipe a fait un grand pas en avant le mois dernier avec un article montrant la greffe réussie dun œil de rat dans un autre rat, y compris la jonction des nerfs optiques. Lorgane était sain et vivant jusquà deux ans plus tard. La prochaine étape, avec le financement du DoD, consiste à régénérer les nerfs pour redonner la vue aux rongeurs, aux primates et, éventuellement, aux humains.

« Le développement du modèle de rat, par Kia, est un énorme progrès dans la capacité à mener la science complexe nécessaire pour réussir à transplanter un œil entier », a déclaré Rob Nickells, un collaborateur de Washington qui est professeur dophtalmologie et de sciences visuelles à lUniversité du Wisconsin.« Je dirais en toute confiance que compte tenu du succès du questions, elle sera la première chirurgienne à accomplir cet exploit. »

Une question de nerf

La clé de ces greffes oculaires, disent les membres de léquipe, est le problème du nerf optique délicat. Le premier obstacle était simplement de garder le nerf en vie.

« Récolter un œil pour la transplantation, cest dire à toutes les cellules quelles doivent mourir », a déclaré Nickells.

Lors de tests sur souris, Nickells sest concentré sur le gène BAX, un acteur clé qui orchestre la mort cellulaire.En 2010, il a découvert que les souris sans ce gène ne perdaient aucune de leurs cellules du nerf optique après une blessure, même des années plus tard – alors que chez une souris normale, toutes les cellules étaient mortes en trois semaines.

Depuis Ensuite, Nickells a travaillé sur la façon dont lexpression des gènes – pas seulement la simple présence de BAX ou dautres gènes – affecte la survie des neurones. À lavenir, il prévoit de commencer à rechercher un candidat médicament qui pourrait bloquer BAX, qui pourrait théoriquement être ajouté à la solution qui préserve lœil du donneur jusquà ce quil puisse être transféré à son receveur.

Le deuxième obstacle , après avoir maintenu les cellules en vie, stimule en fait le nerf à se développer. Le nerf du donneur ne peut pas simplement se joindre au moignon du receveur, mais doit au contraire repousser de l’œil au cerveau. Chez un adulte, les cellules nerveuses nont pas cette capacité de croissance, mais Zhigang He, professeur de neurologie à la Harvard Medical School, a travaillé avec Washington pour essayer de revenir en arrière.

« Nous devons trouver un moyen de reprogrammer les vieux neurones pour être de jeunes neurones », a-t-il dit.« Les neurones adultes nont pas de capacité de croissance. Dune manière ou dune autre, nous devons les rendre capables de repousser. »

En janvier, lui et son équipe ont publié un article montrant quun nouveau cocktail médicamenteux peut faire exactement cela chez la souris. Le médicament désactive une voie de suppression tumorale et permet aux neurones de se développer. Lorsque les chercheurs ont coupé le tube optique juste à lextérieur du cerveau, le nerf a regagné pour combler lécart en 28 jours.

Mais les souris pourraient-elles vraiment voir? Pour répondre à cette question, huit semaines après la blessure, les chercheurs ont montré aux souris un tambour rotatif peint avec des rayures verticales noires et blanches. Une souris normale tourne naturellement la tête pour suivre les rayures. Les souris aux nerfs régénérés ne bougeaient pas, indiquant quelles ne pouvaient pas voir.

Il se rendit compte que cet échec à rétablir la vue était dû au fait que les nerfs fraîchement cultivés différaient dune manière essentielle des nerfs normaux: ils manquaient isolation, donc les signaux électriques de lœil ont diminué avant datteindre le cerveau.

Cest exactement le même problème que celui observé dans les nerfs des personnes atteintes de sclérose en plaques, Il le savait. Les chercheurs ont donc donné à ces mêmes souris le médicament 4-AP contre la SEP et les ont testés à nouveau trois heures plus tard. Soudain, les animaux ont commencé à bouger la tête en réponse au tambour rotatif. Les souris aveugles pouvaient à nouveau voir.

Voir lavenir

Réaliser un exploit similaire chez lhomme pourrait être possible dici 10 ans, a déclaré Andrew, professeur agrégé de neurobiologie et dophtalmologie à Stanford, Huberman, qui nest pas impliqué dans les recherches de Washington. Mais il dit que cest un itinéraire qui a moins de sens que dutiliser des ajouts plus récents à la boîte à outils biomédicale.

« Je ne pense pas que nous allons simplement prendre un œil sur une personne récemment décédée et le mettre sur quelquun dautre… et cette personne va voir « , a déclaré Huberman. » Je pense que ce sera une combinaison de produits biologiques et dingénierie « – comme, par exemple, combiner un œil de donneur avec des cellules souches neurales.

Si les scientifiques étaient capables de faire pousser une nouvelle rétine sur lœil du donneur à partir de cellules souches, a déclaré Huberman, ces neurones rétiniens frais pourraient plus facilement développer des projections qui peuvent sétendre jusquau cerveau.

Indépendamment de la approche, de nombreux défis nous attendent. Nickells a travaillé avec des souris dont les nerfs optiques ont été écrasés, il reste donc à voir si les mêmes principes fonctionneront lorsque le nerf est coupé. Et l’équipe de He a réussi à faire repousser le nerf optique des rongeurs d’au plus 1 centimètre; par comparaison, la distance entre lœil et le cerveau chez un humain est un gouffre.

Pour Washington, les prochaines étapes consistent à trouver des moyens non invasifs de surveiller le rejet possible de lœil du donneur chez les rats et les primates. Cela lui évitera davoir à faire une biopsie de lœil pour rechercher un rejet, ce qui est le moyen standard de surveiller dautres types de greffes. Une fois quelle a identifié le rejet, elle veut voir comment lœil réagit aux médicaments immunosuppresseurs standard.

Les premiers receveurs humains de greffes oculaires entières, prédit Washington, seront ceux déjà prévus pour une greffe du visage. Beaucoup de ces patients sont aveugles et devront malgré tout prendre des médicaments immunosuppresseurs, de sorte que le rapport risque / récompense de la transplantation oculaire est très faible.

Et malgré les obstacles à venir, Washington pense que la transplantation est la meilleure voie à suivre dans le traitement de la perte de vision due à une lésion oculaire. « En particulier dans le contexte traumatisant, il sagit vraiment de pouvoir restaurer la forme et la fonction combinées en une seule procédure. »

Erin Hare est une rédactrice scientifique indépendante en dernière année dun programme de doctorat en neurosciences à Pittsburgh.Cet article est reproduit avec lautorisation de STAT. Il a été publié pour la première fois le 23 novembre 2016. Retrouvez lhistoire originale ici.