Des chercheurs de l’Université technique de Munich découvrent qu’un traitement à base de cellules progénitrices cardiaques peut entraîner la formation de cellules cardiaques fonctionnelles dans les zones endommagées après une crise cardiaque.
Après une crise cardiaque, les cellules progénitrices cardiaques produisent des tissus sains.
Une crise cardiaque, également appelée infarctus du myocarde, survient lorsqu’une partie du muscle cardiaque ne reçoit pas suffisamment de sang. Plus le flux sanguin n’est pas rétabli, plus le muscle cardiaque est endommagé.
La cause la plus fréquente d’une crise cardiaque est une maladie des artères coronaires. Un fort spasme, ou une constriction brutale, d’une artère coronaire, qui peut couper l’apport sanguin au muscle cardiaque, est une autre raison, bien que moins fréquente.
Le corps humain est incapable de reconstruire les tissus endommagés à la suite d’une crise cardiaque en raison de l’incapacité du cœur à produire du nouveau muscle. Un traitement à base de cellules progénitrices cardiaques pourrait toutefois permettre la production de cellules cardiaques fonctionnelles dans les régions lésées. Une équipe internationale a introduit cette nouvelle méthode de traitement en Nature Cell Biology le 12 mai. Les essais cliniques devraient commencer dans les deux prochaines années.
Comment restaurer la fonction cardiaque après une crise cardiaque ? L’Organisation mondiale de la santé (OMS) estime à 18 millions le nombre de décès dus aux maladies cardiovasculaires chaque année dans le monde, ce qui fait de cette question l’objet de recherches dans le monde entier. Le traitement à l’aide d’un pool amélioré de progéniteurs ventriculaires dérivés de cellules souches pluripotentes humaines, ou HVP en abrégé, pourrait être une approche viable. Dans une étude publiée dans la revue Nature Cell Biologyune équipe internationale composée de l’Université technique de Munich (TUM) et de son hôpital universitaire Klinikum Rechts der Isar, du Karolinska Institutet suédois, de la start-up suédoise de biotechnologie Procella Therapeutics et de la société biopharmaceutique AstraZeneca a évalué cette approche.
Les cellules du muscle cardiaque et les vaisseaux sanguins meurent à la suite de nombreuses maladies cardiaques. Ils sont remplacés par du tissu cicatriciel fibrotique, ce qui aggrave la fonction cardiaque. Certains animaux, notamment les amphibiens et les poissons, sont capables de guérir de telles lésions – un talent dont le cœur d’un humain adulte est presque totalement dépourvu. Le traitement par cellules souches est une stratégie expérimentale pour régénérer le tissu cardiaque manquant. Des recherches antérieures ont utilisé des cellules cardiaques dérivées de cellules souches, plus précisément des cardiomyocytes. Cependant, de nombreux effets secondaires sont apparus, notamment des battements cardiaques anormaux et des arythmies mortelles.
Une coupe de tissu montre que déjà après quatorze jours, les cellules progénitrices cardiaques (en vert) colonisent presque complètement les zones endommagées du cœur. Crédit : Poch et al, Nature Cell Biology.
Des cellules progénitrices cardiaques à la place de cellules cardiaques différenciées.
En revanche, l’équipe travaillant avec Karl-Ludwig Laugwitz, professeur de cardiologie à la TUM, étudie les cellules progénitrices ventriculaires humaines. Ces cellules jouent un rôle crucial dans la formation du cœur au cours du développement. Au fil du temps, elles se différencient en divers types de cellules du cœur, dont les cardiomyocytes. L’équipe a réussi à produire un grand nombre de ces CPH à partir de cellules souches pluripotentes embryonnaires humaines. “Cela représente l’aboutissement de deux décennies de nos travaux visant à trouver la cellule idéale pour reconstruire le cœur”, déclare Kenneth R. Chien, professeur de recherche cardiovasculaire au Karolinska Institutet.
Trois chaires de la TUM concernées : Prof. Karl-Ludwig Laugwitz (à droite), Prof. Alessandra Moretti (2ème à partir de la droite) et Prof. Christian Kupatt-Jeremias (à gauche) avec le premier auteur Dr. Christine M. Poch. Crédit : Daniel Delang / TUM
Des mécanismes moléculaires complexes
Avec ces cellules, les scientifiques ont étudié les processus moléculaires complexes impliqués dans la réparation des zones endommagées du muscle cardiaque. “Lors de nos recherches en laboratoire, nous avons pu montrer comment les HVP peuvent, en quelque sorte, traquer les régions endommagées du cœur, migrer vers les sites des blessures et devenir des cellules cardiaques fonctionnelles. Elles empêchent aussi activement la formation de tissu cicatriciel en dialoguant avec les fibroblastes, comme nous appelons les cellules qui forment le cadre structurel du tissu conjonctif non fonctionnel”, explique le professeur Laugwitz, qui dirige le premier département médical de la Klinikum Rechts der Isar de la TUM.
Traitement réussi des cœurs de porc
L’équipe interdisciplinaire a ensuite utilisé des cochons pour étudier l’efficacité du traitement d’un cœur endommagé par des PVH. Physiologiquement, les cœurs de porc sont assez semblables à ceux des humains. Par conséquent, les expériences avecLes études sur les porcs sont souvent menées peu avant le début des études sur les patients humains. Les résultats montrent que les lésions cardiaques peuvent être réparées de manière fiable, même chez les grands animaux, sans qu’aucun effet secondaire grave ne soit observé. “Le traitement a permis de démontrer avec succès la formation de nouveau tissu cardiaque et, ce qui est important, d’améliorer la fonction cardiaque et de réduire le tissu cicatriciel”, déclare le Dr Regina Fritsche-Danielson, responsable de la recherche et du développement précoce chez AstraZeneca.
Les chercheurs visent à lancer des études cliniques dans les deux prochaines années.
Dans les mois et les années à venir, les scientifiques prévoient d’appliquer les résultats de leurs recherches actuelles pour mettre au point un traitement destiné aux patients cardiaques. Une étape intermédiaire importante dans le développement de lignées hypoimmunogènes de PVH. Actuellement, il est nécessaire d’inactiver le système immunitaire du receveur pour l’empêcher de détruire le traitement cellulaire. Les cellules hypoimmunogènes élimineraient la nécessité de cette étape car elles ne seraient pas identifiées comme des corps étrangers pour le receveur. Des recherches supplémentaires seront menées sur les cellules hypoimmunogènes et leurs éventuels effets secondaires. L’objectif est de lancer des études cliniques sur l’utilisation thérapeutique des PVH dans les deux prochaines années.
“Les nouvelles connaissances sur l’utilisation thérapeutique des HVP représentent une étape importante dans le traitement de divers patients souffrant d’insuffisance cardiaque grave”, déclare le professeur Karl-Ludwig Laugwitz. “En particulier, les patients plus âgés avec des conditions coexistantes, pour lesquels une chirurgie cardiaque majeure représenterait une contrainte excessive, bénéficieraient d’un traitement par HVP.”
Référence : “Les programmes migratoires et anti-fibrotiques définissent le potentiel régénérateur des progéniteurs cardiaques humains” par Christine M. Poch, Kylie S. Foo, Maria Teresa De Angelis, Karin Jennbacken, Gianluca Santamaria, Andrea Bähr, Qing-Dong Wang, Franziska Reiter, Nadja Hornaschewitz, Dorota Zawada, Tarik Bozoglu, Ilaria My, Anna Meier, Tatjana Dorn, Simon Hege, Miia L. Lehtinen, Yat Long Tsoi, Daniel Hovdal, Johan Hyllner, Sascha Schwarz, Stefanie Sudhop, Victoria Jurisch, Marcella Sini, Mick D. Fellows, Matthew Cummings, Jonathan Clarke, Ricardo Baptista, Elif Eroglu, Eckhard Wolf, Nikolai Klymiuk, Kun Lu, Roland Tomasi, Andreas Dendorfer, Marco Gaspari, Elvira Parrotta, Giovanni Cuda, Markus Krane, Daniel Sinnecker, Petra Hoppmann, Christian Kupatt, Regina Fritsche-Danielson, Alessandra Moretti, Kenneth R. Chien et Karl-Ludwig Laugwitz, 12 mai 2022, Nature Cell Biology.
DOI: 10.1038/s41556-022-00899-8
