Anthony Atala (Pérou, 65 ans) est chirurgien, urologue et bioingénieur, des domaines d’expertise parfaitement adaptés à la recherche en médecine régénérative. Arrivé aux États-Unis à l’âge de 11 ans, le Dr Atala dirige aujourd’hui le Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (Caroline du Nord) et est professeur et chef du département d’urologie de l’université du même nom. Seize applications technologiques développées dans son laboratoire ont déjà été utilisées cliniquement chez l’homme. Membre des plus importantes académies des sciences et titulaire de nombreux prix, il est connu comme l’un des premiers bio-imprimeurs d’organes : avec divers matériaux et des cellules humaines, il reconstruit des tissus et des organes et les implante chez l’homme. C’est en quelque sorte la définition de la médecine régénérative. Invité par le conseil social de l’université de Grenade, le professeur Atala a visité la ville la semaine dernière et y a donné une conférence. Il a également répondu à EL PAÍS.
Question. Qu’est-ce que la médecine régénérative, quand a-t-on commencé à en parler et quand s’est-elle imposée comme un axe de recherche ?
Réponse. L’origine de cette médecine remonte aux premières décennies du XXe siècle, avec Alexis Carrel, un Français qui se lance dans la culture d’organes à l’Institut Rockefeller de New York. Il le fait aux côtés de Charles Lindbergh, le premier aviateur à avoir traversé l’Atlantique, qui collabore avec lui en tant qu’ingénieur mécanicien. En 1935, ils construisent tous deux la première pompe à perfusion, un instrument permettant de maintenir l’irrigation et le fonctionnement des organes prélevés sur le corps. C’est avec eux qu’est née la possibilité de prélever des organes et de les maintenir en vie en dehors du corps. En 1954, la première greffe d’organe réussie a eu lieu à Boston, réalisée par le futur prix Nobel Joseph Murray : un rein transplanté d’un jumeau à un autre. C’est à partir de là, et en lien avec le traitement du cancer, qu’est né le concept de transplantation cellulaire. Le traitement des cellules de la peau chez les grands brûlés dans les années 1980 constitue une autre étape importante. La peau ne peut toujours pas se régénérer, mais les cellules améliorent les blessures. C’est le début de l’ingénierie tissulaire. La médecine régénérative n’est apparue en tant que telle qu’au cours de ce siècle. Cette médecine réunit tous ces éléments : transplantation de cellules, fabrication de structures de soutien, croissance de tissus et régénération d’organes endommagés, ou plutôt de parties d’organes.
P. La médecine régénérative nous permettra-t-elle de vivre plus longtemps et mieux, juste mieux, juste plus longtemps ?
R. Les organes vitaux tels que l’utérus, le cœur, les reins, n’ont pas de date de péremption. En théorie, ils sont prêts à fonctionner pendant de nombreuses années sans défaillance. Par conséquent, bien qu’en pratique ils puissent poser des problèmes, s’ils n’en posent pas, la médecine régénérative ne vous offre pas plus d’années de vie, elle ne la prolonge pas. Cette médecine permettra de remplacer des tissus et des organes si nécessaire. Si cette régénération concerne des organes qui n’affectent pas la longévité, elle ne vous fera pas vivre plus longtemps, mais elle vous fera vivre mieux. Si la régénération concerne des organes vitaux, bien sûr, on vivra plus longtemps. Une des qualités de la médecine régénérative est qu’elle restaure les organes dans leur état d’origine et qu’elle le fait avec ses propres cellules, ce qui évite de nombreux problèmes.
D’ailleurs, un rapport de diverses agences gouvernementales américaines affirme que la médecine régénérative sera la force prédominante de la médecine du futur.
P. Cette semaine, à Barcelone, une femme a donné naissance à un enfant avec un utérus greffé. Serait-il possible de donner naissance à un enfant avec un utérus artificiel, bio-imprimé, par exemple ?
R. Nous ne l’avons pas encore testé chez l’homme, mais nos études nous indiquent que ce sera possible. Nous y travaillons depuis près de 20 ans et nous savons qu’en utilisant les propres cellules du patient, on peut reproduire toutes leurs fonctions naturelles. En bref, il s’agit d’un organe qui vous appartient autant que l’original.
P. Quel pourcentage de l’être humain pourrait être remplacé par des organes artificiels ?
R. Théoriquement, en étant ses propres cellules, tous les organes. Les prothèses peuvent provoquer un rejet, une inflammation. Les organes d’une autre personne nécessitent des médicaments immunosuppresseurs tout au long de votre vie et il y a toujours un risque de rejet car il s’agit de cellules étrangères. En médecine régénérative, le nouvel organe n’est jamais rejeté. Le corps croit qu’il s’agit de son propre organe.
P. Quelle est la source des cellules ?
R. Elles proviennent du même organe que celui que vous voulez fabriquer. Si je veux fabriquer un rein, je fais une biopsie et j’extrais des cellules de ce rein, je les expose à l’extérieur du corps pendant 4 à 6 semaines. Ensuite, nous construisons le support dans lequel nous incorporons ces cellules, soit à la main, soit par impression, et vous pouvez ensuite les introduire dans le patient. Telle est la technique.
P. Comment les cellules savent-elles quelles cellules vont devenir les reins, la vessie ou la peau ?
R. Toute cellule possède toutes les informations nécessaires pour reproduire une personne, comme ce fut le cas pour la brebis Dolly. Ensuite, selon la manière dont elles sont cultivées, elles deviennent un type de tissu ou un autre et sont utilisées pour un organe ou un autre.
P. Qui a eu l’idée de penser que ces tissus fabriqués en laboratoire, à l’extérieur du corps, pouvaient être imprimés ou, mieux, bio-imprimés ?
R. L’idée d’imprimer de l’ADN existe depuis des années, et les imprimantes sont donc conçues pour le domaine médical depuis longtemps. Les imprimantes 3D à injection existent également depuis longtemps. C’est à partir de ce concept que tout a commencé. La difficulté était d’obtenir des structures qui soient réellement des tissus. Cela nécessitait une technologie plus poussée que celle qui existait. Nous avons donc travaillé jusqu’à ce que nous obtenions ce que nous avons aujourd’hui.
P. L’important est donc de savoir de quoi est composée cette bio-encre.
R. Ce n’est rien d’autre qu’un liquide dans lequel vous incluez des cellules humaines. Pour fabriquer ce liquide, nous disposons de 60 matériaux. Ensuite, selon le cas, nous fabriquons une bio-encre très liquide et gélatineuse, comme un bonbon. Ce liquide n’est en fait que le support des cellules, qui disparaît avec le temps.
P. Comment disparaît-il, que devient ce support ?
R. Avec l’imprimante, ou lorsque c’est fait à la main, nous fabriquons une structure ayant la forme de l’organe que nous régénérons afin d’introduire les cellules en place et avec sa forme. Ce support se désintègre avec le temps, en général 6 mois, mais dans le cas d’organes compliqués avec beaucoup de structure tridimensionnelle, cela peut prendre jusqu’à 18 mois. L’objectif est que cette structure ne soit pas permanente afin que le corps ne dispose que de ses propres cellules. Le moule – qui, de toute façon, ne serait pas rejeté parce qu’il n’a pas de contenu génétique – doit disparaître parce que s’il reste, nous parlerons d’une prothèse, de quelque chose d’étranger. L’objectif est qu’en même temps que le support disparaît et que les cellules sentent qu’elles perdent leur échafaudage, elles se comportent de manière naturelle, se développent et reconstruisent leur propre support. C’est la médecine régénérative : le support artificiel doit disparaître pour ne laisser à terme que les cellules elles-mêmes.
P. Est-il possible de régénérer le cerveau de cette manière ?
R. Oui, nous fabriquons déjà de petits cerveaux. Cependant, un cerveau humain de taille normale n’a pas encore été fabriqué. Le chemin est encore long, mais en science, il ne faut jamais dire jamais.
P. Certains tissus ou organes sont-ils plus difficiles à régénérer que d’autres ?
R. Ils sont tous compliqués, mais les tissus plats, comme la peau, sont les moins difficiles. Viennent ensuite les tissus tubulaires traversés par de l’air ou du liquide. Viennent ensuite les tissus creux, non tubulaires, et enfin les plus compliqués sont les organes solides tels que le foie, les reins, le cœur, etc. La grande difficulté de ces derniers réside dans la nécessité de les nourrir par voie vasculaire. Ce réseau vasculaire dans les organes solides est très compliqué à reproduire. Mais aujourd’hui, à différents niveaux, nous sommes capables de reproduire ces quatre types d’organes.
P. Aux États-Unis, les besoins en matière de transplantation d’organes sont dix fois plus importants que le nombre d’organes disponibles. La bio-impression et la régénération constituent-elles une solution ? Quand seront-elles disponibles de manière régulière ?
R. C’est une des solutions. En science, on ne dit jamais non, mais on ne dit jamais quand. Aux États-Unis, différents types de tissus, lisses, tubulaires et creux, sont déjà régénérés chez l’homme. Pour les organes, en revanche, nous ne procédons qu’à des remplacements partiels. En effet, le corps dispose en réalité d’une réserve d’environ dix fois ce dont il a besoin. Cela signifie que de nombreux organes tombent en panne alors qu’ils sont à 90 % de leur capacité. Ce n’est que lorsque l’organe ne fonctionne plus qu’à 10 % qu’il devient perceptible, par exemple en cas de crise cardiaque, d’insuffisance rénale, etc. Nous pouvons donc procéder à des remplacements partiels d’organes et c’est ce que nous faisons avec les cellules rénales, en restaurant un pourcentage du rein, suffisant pour que le patient puisse vivre confortablement. Nous travaillons actuellement sur environ 40 tissus différents et nous avons effectué 16 types de traitements différents, mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir.
P. Qu’est-ce qui est le plus difficile, la recherche ou l’adaptation ultérieure à la réglementation ?
R. L’un des défis de notre recherche est de rendre les avancées sûres pour les patients. C’est aussi ce que recherche la réglementation, donc on ne peut pas être contre. Il est vrai que, dans certains cas, comme pour tout processus réalisé par des humains, elle est plus stricte que d’autres et dépend de la personne qui se trouve de l’autre côté. Avec la réglementation, comme avec d’autres choses, vous devez être sûr que le produit est sûr et qu’il fonctionne pour le patient. Le reste consiste à s’adapter à la procédure et à savoir comment elle fonctionne. Il faut savoir que la réglementation moyenne d’une technologie prend 14 ans et qu’il faut encore 14 ans pour que les médecins se familiarisent avec ces nouvelles techniques. Etre chercheur, c’est aussi être très patient.
P. Les réglementations de l’UE et des États-Unis sont-elles différentes dans ce domaine ?
R. Ils sont très similaires, en fait. Si nous avons besoin d’un produit européen aux États-Unis, il est accepté sans problème, et vice versa.
P. La prochaine étape de la bio-impression est le corps sur puce. qu’est-ce que c’est ?
R. Cela trouve son origine dans les technologies de la médecine régénérative. Il s’agit d’imprimer différents organes de la taille d’une tête d’épingle en utilisant la technologie dont nous avons parlé à propos du soutien et des cellules. Ces différents organes, jusqu’à douze, sont intégrés dans une micropuce et, à l’aide des capteurs appropriés, nous reproduisons le comportement réel des différents organes et leurs relations les uns avec les autres. De cette manière, nous pouvons par exemple accélérer la sécurité des médicaments. Un exemple : 90 % des médicaments qui passent la première phase des essais cliniques sur l’homme n’arrivent jamais sur le marché, mais pour y parvenir, il a fallu beaucoup d’efforts et d’argent et de nombreuses années. Des décennies et peut-être des centaines de millions de dollars. Cet échec cuisant est dû au fait que les produits pharmaceutiques utilisent des modèles de réplique tissulaire en 2D – alors que le corps humain est en 3D – ou des modèles animaux qui ne ressemblent pas exactement à l’homme. Avec ces organes sur puce, créés en 3D à partir de cellules humaines, nous reproduisons exactement les originaux en termes de forme, de texture, de comportement, etc. Ainsi, en quelques semaines, nous pouvons tester avec plus de précision ce que les méthodes traditionnelles testent en plusieurs années : la sécurité d’un médicament, son influence sur chaque organe et la façon dont les organes réagissent avec le médicament. Tout cela accélère le processus de découverte des effets positifs et négatifs des médicaments. Il s’agit d’un mélange de médecine régénérative, de micropuces et de biocapteurs.
P. La médecine régénératrice est-elle implantée dans les hôpitaux ?
R. Elle s’adapte lentement. Certains hôpitaux travaillent déjà sur la régénération des tissus cutanés.
P. Sera-t-il possible, voire nécessaire, que chaque hôpital dispose d’une unité de médecine régénérative ou faudra-t-il créer des centres de production et les distribuer à partir de là ? Pensez-vous au transport et aux soins ?
R. Il s’agit en fin de compte d’un processus industriel, avec un protocole spécifique, et ils devront être fabriqués dans des zones spécifiques. L’hôpital fera une biopsie, qui sera envoyée au centre de production où le tissu ou l’organe sera fabriqué et renvoyé à l’hôpital. La bonne nouvelle, c’est que le chirurgien n’a pas besoin d’apprendre quoi que ce soit qu’il ne sache déjà pour implanter le nouveau tissu. Une autre question sur laquelle nous travaillons est donc celle du transport, et nos essais cliniques en tiennent compte.
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