Des greffes de cellules contre le diabète
DES GREFFES DE CELLULES CONTRE LE DIABETE
Paul Lacy
Pour la science n° 215 Septembre 1995
SteveP 5 décembre 2006 à 13:03 (MET)
CelineY 5 décembre 2006 à 13:05 (MET)
Excellente approche du sujet, les réponses aux questions sont pertinentes et la structure du document est clair.
Le contexte endocrinien reste à définir pour bien comprendre la problématique de l'article.
Contexte de l'article
Le taux de glycémie (quantité de sucre contenu dans le sang) est maintenu extrêmement stable dans notre organisme par des systèmes hypo- et hyperglycémiants. Le premier se base principalement sur la mise en réserve et l'élimination du sucre, et le second, sur des apports en glucose venant de l'alimentation (exogène) et de notre propre corps (endogène, d'origine hépatique).
Le glucose se trouvant dans notre sang provient d'une part de l'alimentation et d'autre part de notre propre corps. En effet, lors de la digestion, les glucides des aliments génèrent surtout du glucose, du fructose et du galactose, qui vont être absorbés par notre intestin et amenés dans notre sang. Et en dehors des périodes de digestion et d'absorption, l'homéostasie de la glycémie est assurée par la libération de glucose dans le sang, obtenu par glycogénolyse du glycogène contenu dans le foie (le foie ayant stocké le glucose sous forme de glycogène).
La glycémie est en partie régulée à l'aide d'hormones. Dans le cas d'une hyperglycémie, l'insuline, hormone hypoglycémiante, entre en jeu. Elle est sécrétée par les cellules B des îlots de Langerhans contenus dans le pancréas. Les rôles de l'insuline sont de stopper la libération de glucose par le foie (elle bloque la glycogénolyse), de provoquer le stockage du glucose dans les muscles (elle provoque la synthèse de glycogène), d'augmenter la résorption du glucose par le rein, et d'augmenter le transport du glucose dans les autres cellules. Tout ceci correspond donc à des processus permettant de diminuer la glycémie.
Dans le cas d'une hypoglycémie, le glucagon, hormone produite par les cellules A des îlots de Langerhans, favorise la transformation du glycogène contenu dans les muscles et le foie en glucose (glycogénolyse) et la libération d'acides gras non estérifiés (source d'énergie essentielle au corps humain) dans le sang. Tout ceci permet donc d'augmenter ou en tout cas de maintenir la glycémie à un taux normal.
Cette autorégulation dépend de plusieurs facteurs, tels que: le taux de sucre dans le sang, l'équilibre osmotique entre le glucose du sang et celui des espaces interstitiels, et également de l'élimination du glucose par les reins.
Lors d'un déficit d'insuline, nous sommes en présence d'un diabète. Lorsque les îlots de Langerhans ne produisent plus du tout d'insuline, on parle de diabète de type I, et lorsque ceux-ci produisent peu d'insuline (trop peu pour assurer la régulation), on parle de diabète de type II.
Ces diabètes peuvent entraîner des complications telles que l'hypoglycémie et l'hyperglycémie, ainsi que des complications chroniques à long terme, dont les plus fréquentes sont:
- des problèmes de vue (rétinopathie)
- une atteinte des nerfs (neuropathie)
- des lésions au niveau des reins (néphropathie)
- des problèmes cardio-vasculaires
- des lésions au niveau des pieds (pied diabétique)
La cause principale de ces complications est un déséquilibre prolongé du diabète. En effet, les hyperglycémies fréquentes abîment l'ensemble des vaisseaux sanguins, et notamment les gros vaisseaux du cœur et les petits vaisseaux des yeux, des reins et des nerfs.
La meilleure façon d'éviter les complications est donc d'obtenir le meilleur équilibre glycémique possible et de dépister au plus tôt ces complications.
Ceci peut notamment être fait à l'aide des greffes de cellules.
Questions sur l'article
Quels sont les différents types de diabètes?
Il existe deux types de diabètes: celui de type I et celui de type II
Qu'est-ce que le diabète de type I?
Les îlots de Langerhans, responsable de la production d'insuline nécéssaire à la régulation de la glycémie, ne produisent plus d'insuline. Ainsi, le glucose provenant des aliments s'accumule dans le sang, alors que le reste des tissus en est privé. Il s'agit d'un diabète insulino-dépendant. Cette maladie est d'origine auto-immune (le système immunitaire attaque les endocriniocytes bétâ des îlots de Langerhans) et apparaît généralement pendant l'enfance.
Quest-ce que le diabète de type II?
Diabète non insulino-dépendant, le type II se caractérise par une diminution de la production d'insuline par les îlots. Ainsi, la régulation n'est pas bonne.
Quels sont les effets des injections répétées d'insuline sur un patient? Et pourquoi?
Des injections quotidiennes d'insuline animal représentrait un traitement idéal. Mais cela cause de nombreux effets secondaires, tels que: l'endommagement de micro vaisseaux sanguins, qui entraînenet la cécité ou des atteintes rénale, l'artériosclérose, ou encore des pertes de sensibilité et des douleurs aux extrémités des membres.
La cause de ces effets négatifs est un excès de glucose dans le sang: chez les diabètiques, le pancréas ne produit pas assez ou pas du tout d'insuline, ceci entraînant un manque de régulation de la concentration de glucose dans le sang.
Ainsi, un bon traitement devrait maintenir ce taux dans les limites normales du corps humain (3.9 mmol/L - 5.1 mmol/L), par une production d'induline adéquate.
Pourquoi greffer des îlots de Langerhans pour contrer le diabète?
Les îlots de Langerhans sont responsable de la production de l'insuline. Ainsi, une implantations ce ces derniers restaurerait la production d'insuline dont le corps a besion pour réguler la glycémie.
D'une manière théorique, une implantation unique suffirait, car les îlots peuvent vivre plusieurs années et contiennent des cellules souches qui assurent le remplacement des cellules qui meurent.
De plus, cette greffe permetterait d'éviter tous les troubles liés au diabète, tels que les comas dûs à un excès de glucose dans le sang, les faiblesses et les étourdissements.
Cette technique a été encouragée par la réussite d'expériences faites à l'aide d'îlots provenant de rats: des rats diabètiques ont subits une greffe d'îlots sains provenant de rats consanguins, et ces derniers maintenaient durablement le taux de glucose dans les limites normales.
Quelles difficultés représente la greffe d'ilôts chez l'homme?
- Le prélèvement: la technique utilisée pour le prélèvement des îlots chez les rats n'est pas applicable chez l'homme. La technique adoptée prélève envirions 40% des îlots du pancréas (soit près de 400'000, soit ce qui est estimé nécessaire à la greffe).
- Les disfonctionnement des îlots: l'insuline n'est pas produite en quantité suffisante, ou lorsqu'elle l'est, ce n'est que pour un certain temps, les îlots ayant perdu une partie de leur activité.
- Les rejets (sujet abordé par la suite)
Comment procéder à la greffe?
Notons tout d'abord que cette greffe concerne uniquement les diabétiques de type I. Il s'agit de placer les îlots dans le réseaux sanguin en aval de la veine porte hépatique (en dessous du foie): une petite incision près du nombril permet l'introduction d'un tube dans une veine qui conduit le sang à la veine porte, et l'injection des îlots. Ces derniers vont se loger dans les ramifications de la veine, vont être en contact avec le sang, et peuvent ainsi détecter directement sa concentration en glucose, tout en étant à la fois nourris. Cette greffe se fait dans le foie, car il est facile d'accès (l'opération est très légère) et car le foie est très vascularisé, ce qui permet une implantation facile des îlots sans endommager le foie. Au contraire, cette greffe ne se fait pas dans le pancréas, car une implantation dans un lieu déjà déficient semble absurde, et de plus, ceci pourrait détruire l'organe en blocant ses vaisseaux sanguins.
Quels sont les résultats obtenus?
Les greffes ont fonctionné, mais les patient, auxquels on a greffé 400'000 îlots, ont eu une carence en insuline et ont dû continuer leurs injections. Chez ceux qui en ont eu 800'000, les injections n'ont plus été nécessaires, mais uniquement pendant un certain temps.
Donc dans la plupart des cas, les îlots n'ont pas produit assez d'insuline, et ont vite vu leur activité s'estomper dans les trois ans qui suivirent la greffe. Dans d'autres cas, des rejets ou des réactions immunitaires ont eu lieu, et ont donc participé à l'échec des essais.
Il s'agit donc de trouver une technique de greffe évitant le rejet.
Quels sont les avantages de cette greffe par rapport aux autres traitements possibles?
Même si les injections d'insuline sont encore nécessaires, la présence des îlots aide à maintenir le taux de glycémie dans les limites normales.
De plus, cette greffe est beaucoup plus simple à effectué que de remplacer une partie, voire tout le pancréas, ce qui est parfois fait chez les diabétiques s'étant fait greffer un nouveau rein (ceci permet de le protéger d'un excès de glucose).
La greffe d'îlots est également moins coûteuse que la greffe de l'organe.
Quelles sont les causes du rejet d'une greffe?
Les rejets sont principalement dûs aux globules blancs (leugocytes transportés avec la greffe et lymphocytes cytotoxiques T propres au receveur).
Pour qu'un lymphocyte T attaque une autre cellule, il doit recevoir deux signaux: le premier est la reconnaissance de protéines (antigènes) à la surface des cellules "étrangères", et le second est la libération de cytokines par ces dernières qui vont agir sur les lymphocytes T.
Les leucocytes ont les protéines de surface appropriées et sécrètent les cytokines nécessaires, ce qui active les lymphocytes T. En revanche, les cellules bêta possèdent la protéine à leur surface, mais ne délivrent pas de second signal. Mais, les lymphocytes T étant actifs, ils vont s'attaquer à toutes les cellules possédant l'antigène de surface, même si elles ne sécrètent pas de cytokines. Les cellules bêta sont donc reconnues comme étrangères.
Comment empêcher le rejet?
Il existe deux techniques possibles: la "pré-immunisation" et l'encapsulage des îlots. La première consiste à injecter une petite quantité d'ilôts péalablement traités (pour supprimer les leucocytes) afin de sensibiliser le corps du receveur à la présence de ces cellules étrangères. Ainsi, lorsque le reste des îlots est greffé, ceux-ci sont tolérés par l'organisme du receveur.
L'encapsulage consiste à protéger les îlots dans des capsules semi-perméables qui empêchent les lymphocytes T d'atteindre les îlots, tout en permettant au glucose et à l'insuline de rentrer ou de sortir. Plusieurs matières et techniques ont été testées, mais ne fonctionnaient pas car le sang coagulait autour de la capsule, des tissus fibreux se développaient autour de celle-ci, engendrant la mort des îlots. La technique adoptée consiste à encapsuler les îlots dans une fibre acrylique semi-perméable et creuse contenant un gel d'alginate à l'intérieur duquel se trouvent les îlots. Chez des souris diabétiques, cette technique a permis de réguler la glycémie à un niveau normal pendant une année (soit la moitié de la vie d'une souris). Chez l'homme, aucun rejet, ni réaction auto-immune n'ont été constatés.
Quelles sont les projets d'avenir de l'auteur concernant la guérison du diabète?
De nouvelles capsules sous forme de feuillets sont testées pour contenir les îlots, afin de les greffer. Elles permetteraient de contenir plus d'îlots dans moins d'espace. Il y a un grand manque d'îlots de Langerhans pour les implantations (il faut deux pancréas de donneurs pour réaliser une greffe). Sur ce point, des chercheurs espèrent utiliser des tissus foetaux qui ne sont qu'à un stade préliminaire. Des îlots de porc pourraient aussi servir à combler ce manque d'îlots humains, car ils produisent une insuline similaire à celle de l'Homme. Des recherches sont aussi en cours pour la créaction d'un pancréas entièrement artificiel.
Actuellement (rappel: l'article a été écrit en 1995), l'insuline nécessaire au patient est produite par des bactéries (gêne humain de l'insuline greffé sur une bactérie). Les espérences futures sont placées sur les cellules souches, qui, non diférenciées, pourraient être amenées à se différencier en cellules B.