Médecine régénérative avancée
L’accident vasculaire cérébral (AVC) est la cause la plus fréquente de handicap acquis à l’âge adulte, tant dans les pays développés que dans les pays en développement.
Avec le vieillissement de la population, on prévoit une augmentation de l’incidence et de la prévalence des AVC. L’AVC est un syndrome clinique d’apparition brutale qui survient à la suite d’une lésion vasculaire cérébrale.
L’ischémie cérébrale résultant d’une thromboembolie ou, moins fréquemment, d’une thrombose in situ, représente 80 à 85 % de l’ensemble des accidents vasculaires cérébraux, tandis que l’hémorragie due à une hypertension ou à une pathologie de la paroi vasculaire en représente 15 à 20 %.
À la suite d’une occlusion vasculaire, une cascade complexe d’événements se produit au niveau moléculaire, entraînant des lésions tissulaires irréversibles, notamment un défaut de synthèse énergétique, une perte des gradients ioniques transmembranaires dépendants du transport actif, une dépolarisation cellulaire et une excitotoxicité due à la libération excessive de neurotransmetteurs excitateurs.
Dans la région où le flux sanguin est sévèrement réduit (le cœur de l’ischémie), ces processus entraînent une nécrose cellulaire rapide touchant tous les éléments cellulaires (neurones, cellules gliales et vaisseaux sanguins). Une zone entourant ce cœur (la pénombre ischémique) conserve temporairement un apport sanguin collatéral suffisant pour assurer la viabilité cellulaire. Le rétablissement de la perfusion permet de sauver le tissu de la zone de pénombre, et une recanalisation rapide constitue le facteur prédictif le plus fiable d’un pronostic clinique favorable après un accident vasculaire cérébral ischémique.
Les thérapies cellulaires agissent par le biais de multiples mécanismes dans le cas de l’accident vasculaire cérébral ischémique, en fonction du moment et du mode d’administration ; toutefois, contrairement aux médicaments neuroprotecteurs, elles présentent l’avantage de pouvoir réagir de manière dynamique à un environnement qui varie tant sur le plan temporel que spatial après l’ischémie, plutôt que de cibler une voie ou un mécanisme d’action unique.
L’utilisation des CSM pour la réparation tissulaire reposait initialement sur l’hypothèse selon laquelle ces cellules migrent vers le tissu lésé et s’y différencient en cellules spécialisées. Toutefois, il apparaît désormais que seule une faible proportion des CSM transplantées s’intègre et survit réellement dans les tissus de l’hôte. Ainsi, le mécanisme prédominant par lequel les CSM participent à la réparation tissulaire semble lié à leur activité paracrine. En effet, les CSM fournissent au microenvironnement une multitude de signaux trophiques et de survie, notamment des facteurs de croissance et des cytokines. Des découvertes récentes suggèrent que les microvésicules lipidiques libérées par les CSM pourraient également jouer un rôle important dans la fonction physiologique de ces cellules. Au cours des dernières années, l’importance biologique des microvésicules et nanovésicules libérées par les cellules dans la communication intercellulaire a été établie. Parallèlement aux médiateurs classiques du sécrétome cellulaire, ces nanovésicules sophistiquées transfèrent des protéines, des lipides et, surtout, diverses formes d’ARN aux cellules voisines, médiant ainsi un éventail de réponses biologiques.
Les cellules stromales mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux (AD-MSC) possèdent une capacité de prolifération élevée ainsi que la faculté de sécréter des facteurs trophiques. Bien que la transplantation intra-artérielle (IA) de cellules souches permette une prise efficace au niveau du cerveau de l’hôte, il apparaît de plus en plus clairement que leurs effets thérapeutiques à long terme sont médiés par le sécrétome.
Après induction d’une ischémie chez le rat par occlusion de l’artère cérébrale moyenne, des cellules souches mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux humain (AD-MSC) ont été transplantées dans les artères carotides à l’aide d’une micro-aiguille ; les effets thérapeutiques ont ensuite été étudiés aux phases précoce et tardive de l’ischémie au moyen d’imagerie par résonance magnétique *in vivo* ainsi que d’analyses fonctionnelles et histologiques.
Au cours de la phase précoce de l’ischémie cérébrale, la transplantation intra-artérielle de cellules souches mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux (AD-MSC) a atténué l’inflammation et stimulé la neurogenèse endogène. Les animaux ayant reçu la greffe ont présenté une amélioration marquée lors des tests fonctionnels durant la phase précoce de l’ischémie cérébrale ; cette amélioration, bien que moins prononcée, est demeurée significative durant la phase tardive. Huit semaines après la transplantation, seul un petit nombre de cellules greffées avait survécu et s’était différencié en cellules neuronales, gliales et endothéliales.
Des études ont montré que les cellules souches mésenchymateuses administrées par voie intranasale migraient vers les zones entourant la lésion et fournissaient des facteurs de croissance favorisant la neurogenèse après une hémorragie intracérébrale (HIC) ; elles ont conclu que l’administration intranasale de ces cellules constitue un traitement efficace de l’HIC, renforçant les effets neurorégénérateurs et favorisant le rétablissement fonctionnel neurologique.
Pour que la thérapie par cellules souches soit utile à l’amélioration du rétablissement après un accident vasculaire cérébral, elle doit être sûre et efficace, applicable à un large éventail de patients ayant subi un tel accident, et rentable.
La plupart des essais cliniques utilisant divers types de cellules souches ont démontré que la thérapie par cellules souches après un accident vasculaire cérébral est à la fois réalisable et sûre, et qu’elle peut améliorer le rétablissement. Toutefois, ces essais différaient quant aux caractéristiques des patients, au moment de l’administration de la thérapie cellulaire, à la dose et au type de cellules administrées, ainsi qu’au mode de traitement.
Par ailleurs, de nombreux facteurs susceptibles d’être déterminants pour la réussite de la transplantation, notamment la localisation et l’étendue des lésions, n’ont pas été pris en compte de manière adéquate. De plus, les méthodes d’évaluation de l’amélioration fonctionnelle et des effets indésirables, ainsi que les tests de dépistage préalables au traitement visant à garantir la sécurité, ont considérablement varié d’une étude à l’autre.
Des études plus récentes ont montré que la transformation des cellules souches mésenchymateuses (CSM) dérivées du tissu adipeux ou leur greffe dans le cerveau n’est pas nécessaire pour démontrer une efficacité thérapeutique.
La majeure partie des effets thérapeutiques était due au sécrétome contenant des cytokines et aux exosomes contenant des micro-ARN.