La technologie développée par Yale restaure la fonction des cellules et des organes chez les porcs après leur mort

Quelques minutes après le dernier battement de cœur, une cascade d’événements biochimiques déclenchés par un manque de circulation sanguine, d’oxygène et de nutriments commence à détruire les cellules et les organes du corps. Mais une équipe de scientifiques de Yale a découvert qu’une défaillance cellulaire massive et permanente n’a pas à se produire aussi rapidement.

À l’aide d’une nouvelle technologie développée par l’équipe qui délivre un fluide spécialement conçu pour protéger les cellules des organes et des tissus, les chercheurs ont restauré la circulation sanguine et d’autres fonctions cellulaires chez les porcs une heure après leur mort, rapportent-ils dans l’édition du 3 août du journal. La nature.

Les résultats peuvent aider à prolonger la santé des organes humains pendant la chirurgie et à accroître la disponibilité des organes des donneurs, ont déclaré les auteurs.

« Toutes les cellules ne meurent pas immédiatement, il y a une série d’événements plus prolongés », a déclaré David Andrijevic, chercheur associé en neurosciences à la Yale School of Medicine et co-auteur principal de l’étude. « C’est un processus dans lequel vous pouvez intervenir, arrêter et restaurer certaines fonctions cellulaires. »

La recherche s’appuie sur un projet antérieur dirigé par Yale qui a restauré la circulation et certaines fonctions cellulaires dans le cerveau d’un cochon mort avec une technologie baptisée BrainEx. Publiée en 2019, cette étude et la nouvelle ont été dirigées par le laboratoire de Nenad Sestan de Yale, professeur Harvey et Kate Cushing de neurosciences et professeur de médecine comparée, de génétique et de psychiatrie.

« Si nous étions capables de restaurer certaines fonctions cellulaires dans le cerveau mort, un organe connu pour être le plus susceptible à l’ischémie [inadequate blood supply]nous avons émis l’hypothèse que quelque chose de similaire pourrait également être réalisé dans d’autres organes vitaux transplantables », a déclaré Sestan.

Dans la nouvelle étude – qui impliquait l’auteur principal Sestan et ses collègues Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy et Shupei Zhang, tous de Yale – les chercheurs ont appliqué une version modifiée de BrainEx appelée OrganEx au porc entier. La technologie consiste en un dispositif de perfusion similaire aux machines cœur-poumon – qui effectuent le travail du cœur et des poumons pendant la chirurgie – et un liquide expérimental contenant des composés qui peuvent favoriser la santé cellulaire et supprimer l’inflammation dans tout le corps du porc. Un arrêt cardiaque a été provoqué chez des porcs anesthésiés, qui ont été traités avec OrganEx une heure après leur mort.

Six heures après le traitement avec OrganEx, les scientifiques ont découvert que certaines fonctions cellulaires clés étaient actives dans de nombreuses zones du corps des porcs – y compris dans le cœur, le foie et les reins – et que certaines fonctions des organes avaient été restaurées. Par exemple, ils ont trouvé des preuves d’activité électrique dans le cœur, qui conservait la capacité de se contracter.

« Nous avons également pu rétablir la circulation dans tout le corps, ce qui nous a étonnés », a déclaré Sestan.

Normalement, lorsque le cœur cesse de battre, les organes commencent à gonfler, effondrant les vaisseaux sanguins et bloquant la circulation, a-t-il déclaré. Pourtant, la circulation a été restaurée et les organes des porcs décédés qui ont reçu le traitement OrganEx semblaient fonctionnels au niveau des cellules et des tissus.

« Au microscope, il était difficile de faire la différence entre un organe sain et un qui avait été traité avec la technologie OrganEx après la mort », a déclaré Vrselja.

Comme lors de l’expérience de 2019, les chercheurs ont également découvert que l’activité cellulaire dans certaines zones du cerveau avait été restaurée, bien qu’aucune activité électrique organisée indiquant la conscience n’ait été détectée à aucun moment de l’expérience.

L’équipe a été particulièrement surprise d’observer des mouvements musculaires involontaires et spontanés dans les zones de la tête et du cou lors de l’évaluation des animaux traités, qui sont restés anesthésiés pendant toute la durée de l’expérience de six heures. Ces mouvements indiquent la préservation de certaines fonctions motrices, a déclaré Sestan.

Les chercheurs ont souligné que des études supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les fonctions motrices apparemment restaurées chez les animaux, et qu’un examen éthique rigoureux de la part d’autres scientifiques et bioéthiciens est nécessaire.

Les protocoles expérimentaux de la dernière étude ont été approuvés par le comité institutionnel de protection et d’utilisation des animaux de Yale et guidés par un comité consultatif et d’éthique externe.

La technologie OrganEx pourrait éventuellement avoir plusieurs applications potentielles, ont déclaré les auteurs. Par exemple, cela pourrait prolonger la durée de vie des organes chez les patients humains et accroître la disponibilité d’organes de donneurs pour la transplantation. Il pourrait également être en mesure d’aider à traiter les organes ou les tissus endommagés par l’ischémie lors de crises cardiaques ou d’accidents vasculaires cérébraux.

« Il existe de nombreuses applications potentielles de cette nouvelle technologie passionnante », a déclaré Stephen Latham, directeur du Yale Interdisciplinary Center for Bioethics. « Cependant, nous devons maintenir une surveillance attentive de toutes les études futures, en particulier celles qui incluent la perfusion du cerveau. »

La recherche a été financée par le département américain de la santé et des services sociaux, les instituts nationaux de la santé et l’institut national de la santé mentale.

Ce travail a été soutenu par les subventions NIH BRAIN Initiative MH117064, MH117064-01S1, R21DK128662, T32GM136651, F30HD106694 et Schmidt Futures.