Premier essai clinique de cellules souches chez des patients atteints de lésions spinales

JPEG - 5.1 ko

Le 11 octobre 2010, une compagnie de biotechnologie californienne, Geron Corp. [1], a annoncé l’inscription d’un patient atteint de lésion de la moelle épinière dans une étude d’essais cliniques. Sept autres patients devraient être inclus dans cette étude, qui se déroule à l’hôpital Shepherd Center [2] localisé à Atlanta, dans l’état de Géorgie.

La compagnie Geron Corp. est une entreprise spécialisée dans la recherche et la production de biopharmaceutiques pour le traitement du cancer, des maladies dégénératives et cardiaques, du diabète et des lésions du système nerveux central. Le Shepherd Center est un centre de recherche clinique et de réhabilitation spécialisé pour les personnes souffrant de traumatisme du système nerveux central et fait partie des sept sites américains qui ont été sélectionnés pour conduire les études cliniques. Annuellement, le Shepherd Center réalise 940 hospitalisations et quelques 6000 consultations. Chaque année, 12.000 personnes aux Etats-Unis sont victimes de traumatismes de la moelle épinière, principalement dans des accidents de voiture, chutes, sport et agressions.

La compagnie Geron Corp. a reçu, en janvier 2009, l’approbation du service gouvernemental américain responsable de la pharmacovigilance FDA (Food and Drug Administration) pour entamer l’essai clinique de cellules souches chez des patients souffrant de lésions aiguës de la moelle épinière classées d’ordre A [1]. Cette autorisation permet à Geron Corp. de lancer la première étude clinique d’une thérapie sur l’homme impliquant des cellules souches humaines embryonnaires (hESC) appelées GRNOPC1 [2].

Les principales cellules du système nerveux central ne se régénèrent pas après une lésion spinale ou des suites d’une maladie et il n’existe aucun traitement pour rétablir la fonction perdue. Dans le cas de lésions de la moelle épinière, les patients sont partiellement ou complètement paralysés parce que les nerfs et les cellules de soutien (cellules gliales) dans la moelle épinière ont été endommagés et ne peuvent se régénérer.


Les cellules souches

Les cellules souches (CS) doivent remplir deux conditions : pouvoir donner des cellules dites différenciées [3] et être capables d’auto-renouvellement.

Il existe quatre grands types de CS :
- Les cellules souches totipotentes sont capables de donner un individu complet c’est-à-dire de se différencier en n’importe quel type cellulaire. Elles sont disponibles du zygote [4] à quatre jours. Une seule d’entre elles, réimplantée dans un utérus, peut engendrer un être complet.
- Les cellules souches pluripotentes ne peuvent donner un organisme entier mais sont capables d’engendrer tout les types cellulaires (il en existe 235) quelque soit l’origine du feuillet embryonnaire. Elles sont issues de la masse cellulaire interne d’un blastocyste [5].
- Les cellules souches multipotentes donnent un nombre limité de types cellulaires, car elles ont déjà été engagées dans un processus de différentiation [6].
- Les cellules souches unipotentes donneront un seul type de cellules spécialisées, telles que les GRNOPC1.

Les hESC nécessitent l’utilisation des embryons surnuméraires issus de la fécondation in vitro, puis le prélèvement de cellules de la masse cellulaire interne du blastocyste. Ces cellules souches embryonnaires sont ensuite mises en culture pour la production d’un très grand nombre de cellules identiques (les conditions de culture sont très précises).

Geron corp. a développé un procédé de production des GRNOPC1 respectant les standards de qualité demandés par la FDA (good manufacturing production). La production de ces cellules se base sur trois grandes étapes :
- L’augmentation du nombre d’hESC, cellules indifférenciées.
- L’engagement des hESC dans un processus de différenciation en cellules souches unipotentes GRNOPC1.
Ces 2 premières étapes se réalisent à l’aide de facteurs de croissance et de différenciation spécifiques.
- La récolte, mise en milieu, et cryopreservation.

Durant toutes ces trois étapes, des phases de contrôle qualité sont réalisées pour s’assurer de la stérilité, l’identité et la viabilité des cellules. L’échelle de production actuelle est suffisante pour répondre aux besoins en cellules des essais cliniques.

Neurones et oligodendrocytes

La société Geron Corp. utilise des hESC de la lignée GRNOPC1. Ces cellules sont capables de se différencier en oligodendrocytes, appartenant à la famille des cellules gliales [7] qui jouent un rôle majeur dans le fonctionnement du tissu nerveux. En effet, les oligodendrocytes, ont un rôle essentiel dans la transmission de l’influx nerveux le long des axones des neurones. Ils émettent des prolongations membranaires, qui s’enroulent autour des axones et "isolent" les zones recouvertes de tout influx électrique. Néanmoins, cette gaine s’interrompt régulièrement pour laisser place à une zone nue, appelée noeud de Ranvier. Sans cette gaine les neurones ne peuvent plus fonctionner normalement et transmettre l’influx nerveux (cas de la sclérose en plaque, qui implique la perte progressive de la gaine de myéline). Par ailleurs, les oligodendrocytes émettent des facteurs de croissance (NGF [8]) dont l’arrêt de ces facteurs de croissance entraine une dégénérescence neuronale.

Ces cellules sont perdues lors de lésions de la moelle épinière. A la suite d’un choc violent au niveau vertébral, le déplacement ou la fracture de la vertèbre crée une contusion de la moelle épinière qui endommage ou coupe les fibres nerveuses. De plus, au niveau de la fracture, se crée une inflammation qui est particulièrement toxique pour les oligodendrocytes et qui cause leur mort. L’idée est donc d’injecter au niveau de la zone de lésion, des cellules capables de se différencier en de nouveaux oligodendrocytes permettant aux neurones de se régénérer.

Etudes précliniques menées par Geron Corp.

Des études précliniques publiées le 11 mai 2005 dans the Journal of Neuroscience [9] et réalisées par une équipe de chercheur de la compagnie Geron Corp. en collaboration avec le laboratoire du Dr Hans Keirstead de l’université de Californie Irvine ont montré que l’injection de GRNOPC1 rétablit la locomotion chez un modèle de rat présentant une lésion médullaire. Les lésions artificielles créées chez les rats reproduisent les mêmes signes cliniques que chez l’humain, c’est-à-dire, une perte de fonction des muscles du tronc et des membres postérieurs ainsi qu’une perte de contrôle de la vessie. Les animaux ont reçu des injections de GRNOPC1 au niveau de la lésion spinale sept jours après l’intervention chirurgicale qui reproduit le trauma. En comparaison avec le groupe témoin, les animaux ayant reçu l’injection de cellules souches ont présenté une reprise significative (p<0.01 [10]) de l’activité locomotrice de leurs pattes ainsi qu’une augmentation de la longueur de foulée (97% des rats traités). L’analyse histologique de la moelle épinière au niveau des injections a montré une augmentation de la remyélinisation et du nombre d’axones à proximité des zones d’injection. Les observations ont permis aussi de démontrer que neuf mois après l’injection il s’agissait bien de cellules issues de GRPNOPC1 qui se développaient dans les zones de lésions.

D’autres études précliniques impliquant des cellules souches ont souvent mis en évidence la formation de tératome [11]. Concernant les cellules GRNOPC1, l’étude de coupe histologique de la moelle épinière des animaux traités, douze mois après l’injection, n’ont montré aucune présence de tératome comparé à deux groupes animaux témoins. Les animaux positifs avaient été traités avec une solution de GRNOPC1 contenant volontairement 5% de cellules hESC [12] ou contenant une solution pure d’hESC. Dans un très faible nombre de cas, des kystes sont apparus mais n’ayant pas de conséquences néfastes sur les animaux. Concernant la toxicité aigüe des cellules GRNOPC1, les études hématologiques et l’analyse des constantes chimiques n’ont pas permis de montrer un accroissement significatif de toxines. De plus, il n’a été detecté aucune présence d’allodynie [13], en comparaison à un groupe témoin.

Des études in-vitro ont montré que les cellules GRNOPC1 sont minimalement reconnues par le système immunitaire humain, pas d’agrégation des cellules avec le sérum (contenant les anticorps libres, réponse humoral) et ne sont pas détruites par les cellules NK (Natural Killer) ou les cellules T [14]. Ces caractéristiques immunologiques des cellules dérivées d’hESC a donc permis d’envisager l’élaboration d’un essai clinique, tout en limitant l’immunosuppression à de faible dosage et pour une période limitée.

En conséquence de cette innocuité, la compagnie Geron Corp. a demandé à la FDA une autorisation pour ces essais cliniques de phase I [15]. En vue de cette autorisation, la compagnie a fourni un dossier de 21000 pages concernant 24 études animales différentes, nécessitant la production de plus de cinq milliards de GRNOPC1.

La transplantation proprement dite consiste en une injection de deux millions de cellules souches au site de la blessure, par un chirurgien compétent assisté d’une machine qui permet de contrôler précisément le point d’entrée des cellules. En effet, l’injection de ces cellules doit être réalisée avec une grande précision aux zones exactes des lésions. Pour cela, Geron Corp. a développé un dispositif technique spécifique à l’intervention ainsi que des aiguilles spéciales. Des contrôles neurologiques sont réalisés avant et après l’intervention pour s’assurer de l’innocuité des GRNOPC1. Les sujets recevant l’injection seront immuno-supprimés à l’aide d’une faible dose de tacrolimus [16] puis les injections de cet immunosuppresseur seront progressivement diminuées pour être arrêtées 60 jours après l’intervention. Les patients seront surveillés régulièrement afin de connaître l’amélioration de leur fonctions motrices et ceci durant 15 ans.

Une fois l’innocuité des GRNOPC1 prouvée sur le premier groupe restreint de patients, la compagnie biopharmaceutique demandera à la FDA une extension des autorisations pour augmenter la dose de cellules injectées et étendre l’étude à des sujets ne présentant pas une lésion sévère ou totale de la moelle épinière.


Conclusion

Les études sur les cellules souches connaissent un essor important de nos jours, car leurs domaines d’application médicale sont très vastes mais surtout peuvent donner des espoirs à de nombreuses pathologies qui, à l’heure actuelle, sont en impasse thérapeutique.

Les contraintes concernant l’application médicale de ces recherches sont nombreuses. Tout d’abord, la recherche sur les cellules souches embryonnaires est souvent décriée d’un point de vue "éthique". De plus les chercheurs doivent encore approfondir la maîtrise des cellules souches, car de nombreux cas d’études précliniques montrent l’apparition de cancer du type tératome. Cependant la compagnie Geron Corp. garantie l’innocuité des ces cellules GRNOPC1. Si les premiers tests se montrent concluants, la compagnie pourra alors passer à des tests sur un plus grand nombre de patients et ainsi se rapprocher de la commercialisation de leur innovation thérapeutique. Dans ce cas, il s’agira d’un espoir formidable pour les nouveaux patients atteints de lésion spinale, qui de nos jours n’ont aucun recourt pour retrouver leurs fonctions déficientes.

— 

[1] Ni sensibilité ni mouvement sous le niveau de lésion, représentant donc le niveau le plus grave, et se trouvant entre les vertèbres thoraciques T3 à T10.

[2] Geron’s hESC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells.

[3] Cellules qui accomplissent une fonction particulière.

[4] Cellule encore non divisée issus de la fécondation de deux gamètes.

[5] Stade du développement embryonnaire précoce des mammifères : cinq à sept jours chez l’homme et composé d’environ 100 cellules

[6] Par exemple les CS hématopoïétiques donneront globules rouges, globules blancs et plaquettes.

[7] Les cellules gliales représentant 80% de notre masse cérébrale, les 20% restant sont les neurones. Elles remplissent de nombreux rôle clefs dans le bon fonctionnement des neurones, comme développement neuronal, myélinisation, compartimentation, soutien, régulation du pH, recyclage des neurotransmetteurs, défense immunitaire, plasticité synaptique.

[8] NGF : Nerve Growth Factor, polypeptide de la famille des neutrophines permettant la croissance et la survie des neurones.

[9] Keirstead H. & al. "Human Embryonic Stem Cell-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cell Transplants Remyelinate and Restore Locomotion after Spinal Cord Injury" - Journal of Neurosciences, Vol. 25, May 2005 ; 4694 - 4705.

[10] Test statistiques ANOVA.

[11] Tumeur formée à partir cellules embryonnaires restées présentes dans l’organisme.

[12] L’injection de cellules souches embryonnaires totipotentes conduit la plus part du temps à la formation de tératomes.

[13] L’allodynie est une sensation de douleur alors que le stimulus appliqué est considéré comme non douloureux.

[14] Les cellules NK et lymphocytes T sont responsables de la destruction des cellules reconnues comme étrangères par lyse.

[15] Etudes sur un nombre limité de volontaires sains dans le but d’estimer la tolérance et les effets secondaires ou essais proposés à des patients en impasse thérapeutique (paralysie, cancer).

[16] Immunosuppresseur couramment utilisé pour les transplantations d’organes, appartenant à la famille des ciclosporines, inhibant l’activité des lymphocytes T.

Pour en savoir plus :

Keirstead H. & al. "Human Embryonic Stem Cell-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cell Transplants Remyelinate and Restore Locomotion after Spinal Cord Injury" - Journal of Neurosciences, Vol. 25, May 2005 ; 4694 - 4705

Source :

- Site de la société Geron Corp. pour des informations détaillées sur les cellules souches GRNOPC1 - http://www.geron.com/
- Site de l’hôpital Shepherd Center à Atlanta - http://www.shepherd.org/

Rédacteur :
Thomas BOURON, deputy-sdv.at@ambascience-usa.org

Origine :
BE Etats-Unis numéro 226 (18/11/2010) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/65150.htm

Dernière modification : 02/05/2011

Haut de page