Xénotransplantation

Barrières immunologiquesdit

À ce jour, aucun essai de xénotransplantation n’a été entièrement réussi en raison des nombreux obstacles découlant de la réponse du système immunitaire du receveur. Les « xénozoonoses » sont l’une des plus grandes menaces pour les rejets, car ce sont des infections xénogénétiques. L’introduction de ces micro-organismes est un gros problème qui conduit aux infections mortelles puis au rejet des organes. Cette réponse, généralement plus extrême que lors des allotransplantations, aboutit finalement au rejet de la xénogreffe et peut dans certains cas entraîner la mort immédiate du receveur. Il existe plusieurs types de xénogreffes d’organes de rejet, notamment le rejet hyperaiguë, le rejet vasculaire aigu, le rejet cellulaire et le rejet chronique.

Une réponse rapide, violente et hyperaiguë résulte des anticorps présents dans l’organisme hôte. Ces anticorps sont connus sous le nom d’anticorps naturels xénoréactifs (XNAS).

Rejet hyperaiguëdit

Ce type de rejet rapide et violent survient quelques minutes à quelques heures après la greffe. Il est médié par la liaison de XNAs (anticorps naturels xénoréactifs) à l’endothélium du donneur, provoquant l’activation du système du complément humain, ce qui entraîne des lésions endothéliales, une inflammation, une thrombose et une nécrose de la greffe. Les AJA sont d’abord produites et commencent à circuler dans le sang des nouveau-nés, après colonisation de l’intestin par des bactéries avec des fragments de galactose sur leurs parois cellulaires. La plupart de ces anticorps sont de la classe des IgM, mais comprennent également les IgG et les IgA.

La cible de l’épitope XNAs est une fraction galactose liée à l’α, Gal-α-1,3Gal (également appelée épitope α-Gal), produite par l’enzyme α-galactosyl transférase. La plupart des non-primates contiennent cette enzyme ainsi, cet épitope est présent sur l’épithélium de l’organe et est perçu comme un antigène étranger par les primates, qui n’ont pas l’enzyme galactosyl transférase. Dans la xénotransplantation de porc à primate, les XNAs reconnaissent les glycoprotéines porcines de la famille des intégrines.

La liaison des XNAs initie l’activation du complément par la voie classique du complément. L’activation du complément provoque une cascade d’événements conduisant à: la destruction des cellules endothéliales, la dégranulation plaquettaire, l’inflammation, la coagulation, le dépôt de fibrine et l’hémorragie. Le résultat final est une thrombose et une nécrose de la xénogreffe.

Surmonter le rejet hyperaiguËdit

Comme le rejet hyperaiguë présente un tel obstacle au succès des xénogreffes, plusieurs stratégies pour le surmonter sont à l’étude:

Interruption de la cascade du complément

• La cascade du complément du receveur peut être inhibée par l’utilisation d’un facteur de venin de cobra (qui épuise le C3), d’un récepteur du complément soluble de type 1, d’anticorps anti-C5 ou d’un inhibiteur de C1 (C1-INH). Les inconvénients de cette approche incluent la toxicité du facteur de venin de cobra, et surtout ces traitements priveraient l’individu d’un système de complément fonctionnel.

Organes transgéniques (porcs génétiquement modifiés)

• knockouts du gène de la 1,3 galactosyl transférase – Ces porcs ne contiennent pas le gène qui code pour l’enzyme responsable de l’expression de la fraction immunogène gal-α-1,3Gal (l’épitope α-Gal).
• Augmentation de l’expression de la H-transférase (α 1,2 fucosyltransférase), une enzyme en concurrence avec la galactosyl transférase. Des expériences ont montré que cela réduit l’expression de α-Gal de 70%.
• Expression des régulateurs du complément humain (CD55, CD46 et CD59) pour inhiber la cascade du complément.
• La plasmaphorèse, sur l’homme pour éliminer la galactosyltransférase 1,3, réduit le risque d’activation des cellules effectrices telles que les cellules CTL (lymphocytes T CD8), l’activation de la voie du complément et l’hypersensibilité de type retardée (SRD).

Rejet vasculaire aiguemodiFier

Également appelé rejet xénoactif retardé, ce type de rejet se produit dans les xénogreffes discordantes dans les 2 à 3 jours, si le rejet hyperaiguë est évité. Le processus est beaucoup plus complexe que le rejet hyperaiguë et n’est actuellement pas complètement compris. Le rejet vasculaire aigu nécessite une synthèse protéique de novo et est entraîné par des interactions entre les cellules endothéliales greffées et les anticorps de l’hôte, les macrophages et les plaquettes. La réponse est caractérisée par un infiltrat inflammatoire de macrophages et de cellules tueuses naturelles (avec un petit nombre de cellules T), une thrombose intravasculaire et une nécrose fibrinoïde des parois des vaisseaux.

La liaison des XNAs mentionnés précédemment à l’endothélium donneur entraîne l’activation des macrophages hôtes ainsi que de l’endothélium lui-même. L’activation de l’endothélium est considérée comme de type II car l’induction génique et la synthèse des protéines sont impliquées. La liaison des XNAs conduit finalement au développement d’un état procoagulant, à la sécrétion de cytokines et de chimiokines inflammatoires, ainsi qu’à l’expression de molécules d’adhésion leucocytaire telles que l’E-sélectine, la molécule d’adhésion intercellulaire-1 (ICAM-1) et la molécule d’adhésion des cellules vasculaires-1 (VCAM-1).

Cette réponse est en outre perpétuée car la liaison normale entre les protéines régulatrices et leurs ligands aide au contrôle de la coagulation et des réponses inflammatoires. Cependant, en raison d’incompatibilités moléculaires entre les molécules de l’espèce donneuse et du receveur (telles que les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité porcine et les cellules tueuses naturelles humaines), cela peut ne pas se produire.

Surmonter le rejet vasculaire aigudit

En raison de sa complexité, l’utilisation de médicaments immunosuppresseurs ainsi qu’un large éventail d’approches sont nécessaires pour prévenir le rejet vasculaire aigu, et comprennent l’administration d’un inhibiteur de thrombine synthétique pour moduler la thrombogenèse, l’épuisement des anticorps anti-galactose (XNAs) par des techniques telles que l’immunoadsorption, pour prévenir l’activation des cellules endothéliales, et l’inhibition de l’activation des macrophages (stimulés par les cellules T CD4+) et les cellules NK (stimulées par la libération d’Il- 2). Ainsi, le rôle des molécules de CMH et des réponses des cellules T dans l’activation devrait être réévalué pour chaque combinaison d’espèces.

Accommodationmodifier

Si le rejet vasculaire hyperaiguë et aigu est évité, une accommodation est possible, ce qui est la survie de la xénogreffe malgré la présence d’ANX en circulation. Le greffon reçoit une pause du rejet humoral lorsque la cascade du complément est interrompue, que les anticorps circulants sont éliminés, que leur fonction est modifiée ou qu’il y a un changement dans l’expression des antigènes de surface sur le greffon. Cela permet à la xénogreffe de réguler et d’exprimer des gènes protecteurs, qui aident à la résistance aux blessures, tels que l’hème oxygénase-1 (une enzyme qui catalyse la dégradation de l’hème).

Rejet cellulaire

Le rejet de la xénogreffe dans le rejet vasculaire hyperaiguë et aigu est dû à la réponse du système immunitaire humoral, car la réponse est provoquée par les XNA. Le rejet cellulaire est basé sur l’immunité cellulaire et est médié par des cellules tueuses naturelles qui s’accumulent et endommagent la xénogreffe et les lymphocytes T qui sont activés par les molécules de CMH par la xénorécognition directe et indirecte.

Dans la xénorécognition directe, les cellules présentatrices d’antigènes de la xénogreffe présentent des peptides aux lymphocytes T CD4+ receveurs via des molécules xénogéniques du CMH de classe II, ce qui entraîne la production d’interleukine 2 (IL-2). La xénorécognition indirecte implique la présentation d’antigènes de la xénogreffe par les cellules présentatrices d’antigène receveuses aux lymphocytes T CD4+. Les antigènes des cellules greffées phagocytées peuvent également être présentés par les molécules de CMH de classe I de l’hôte aux lymphocytes T CD8+.

La force du rejet cellulaire dans les xénogreffes reste incertaine, cependant, elle devrait être plus forte que dans les allogreffes en raison des différences de peptides entre les différents animaux. Cela conduit à plus d’antigènes potentiellement reconnus comme étrangers, suscitant ainsi une plus grande réponse xénogénique indirecte.

Surmonter le rejet cellulaire

Une stratégie proposée pour éviter le rejet cellulaire consiste à induire la non-réactivité du donneur en utilisant le chimérisme hématopoïétique. Les cellules souches du donneur sont introduites dans la moelle osseuse du receveur, où elles coexistent avec les cellules souches du receveur. Les cellules souches de la moelle osseuse donnent naissance à des cellules de toutes les lignées hématopoïétiques, par le processus d’hématopoïèse. Les cellules progénitrices lymphoïdes sont créées par ce processus et se déplacent vers le thymus où la sélection négative élimine les cellules T qui sont réactives à l’auto. L’existence de cellules souches du donneur dans la moelle osseuse du receveur fait que les lymphocytes T réactifs du donneur sont considérés comme auto et subissent une apoptose.

Rejet chroniquemodifier

Le rejet chronique est lent et progressif et survient généralement dans les greffes qui survivent aux phases de rejet initiales. Les scientifiques ne savent toujours pas comment fonctionne exactement le rejet chronique, la recherche dans ce domaine est difficile car les xénogreffes survivent rarement au-delà des phases initiales de rejet aigu. Néanmoins, on sait que XNAs et le système de complément ne sont pas principalement impliqués. La fibrose de la xénogreffe résulte de réactions immunitaires, de cytokines (qui stimulent les fibroblastes) ou de cicatrisation (suite à une nécrose cellulaire en cas de rejet aigu). L’artériosclérose est peut-être la principale cause de rejet chronique. Les lymphocytes, qui étaient précédemment activés par des antigènes dans la paroi vasculaire du greffon, activent les macrophages pour sécréter des facteurs de croissance des muscles lisses. Il en résulte une accumulation de cellules musculaires lisses sur les parois des vaisseaux, provoquant le durcissement et le rétrécissement des vaisseaux dans la greffe. Le rejet chronique entraîne des changements pathologiques de l’organe, et c’est pourquoi les greffes doivent être remplacées après tant d’années. On prévoit également que le rejet chronique sera plus agressif chez les xénotransplants que chez les allotransplants.

Coagulation dysrégulée

Des efforts fructueux ont été déployés pour créer des souris knockout sans α1,3GT; la réduction de l’épitope aGal hautement immunogène qui en a résulté a entraîné la réduction de la survenue d’un rejet hyperaiguë, mais n’a pas éliminé d’autres obstacles à la xénotransplantation tels que la coagulation dysrégulée, également connue sous le nom de coagulopathie.

Différents xénotransplants d’organes entraînent des réponses différentes dans la coagulation. Par exemple, les greffes rénales entraînent un degré plus élevé de coagulopathie ou une altération de la coagulation que les greffes cardiaques, tandis que les xénogreffes hépatiques entraînent une thrombocytopénie sévère, entraînant la mort du receveur en quelques jours en raison d’un saignement. Un autre trouble de la coagulation, la thrombose, peut être initié par des anticorps préexistants qui affectent le système anticoagulant de la protéine C. En raison de cet effet, les donneurs de porcs doivent faire l’objet d’un dépistage approfondi avant la transplantation. Des études ont également montré que certaines cellules transplantées porcines sont capables d’induire l’expression du facteur tissulaire humain, stimulant ainsi l’agrégation plaquettaire et monocytaire autour de l’organe xénotransplanté, provoquant une coagulation sévère. De plus, une accumulation spontanée de plaquettes peut être causée par un contact avec le facteur von Willebrand de porc.

Tout comme l’épitope α1,3G est un problème majeur dans la xénotransplantation, la coagulation déréglée est également une source de préoccupation. Les porcs transgéniques capables de contrôler l’activité coagulante variable en fonction de l’organe spécifique transplanté feraient de la xénotransplantation une solution plus facilement disponible pour les 70 000 patients par an qui ne reçoivent pas de don humain de l’organe ou du tissu dont ils ont besoin.

Physiologiemodifier

Des recherches approfondies sont nécessaires pour déterminer si les organes animaux peuvent remplacer les fonctions physiologiques des organes humains. De nombreux problèmes incluent la taille – les différences de taille d’organe limitent la gamme de destinataires potentiels de xénotransplants; longévité – La durée de vie de la plupart des porcs est d’environ 15 ans, actuellement on ne sait pas si une xénogreffe peut durer plus longtemps que cela; différences hormonales et protéiques – certaines protéines seront incompatibles moléculairement, ce qui pourrait entraîner un dysfonctionnement des processus de régulation importants. Ces différences rendent également la perspective d’une xénotransplantation hépatique moins prometteuse, car le foie joue un rôle important dans la production de tant de protéines; environnement – par exemple, les cœurs de porc fonctionnent dans un site anatomique différent et sous une pression hydrostatique différente de celle de l’homme;température – la température corporelle des porcs est de 39 ° C (2 ° C au-dessus de la température moyenne du corps humain). Les implications de cette différence, le cas échéant, sur l’activité d’enzymes importantes sont actuellement inconnues.

xénozoonosiedit

La xénozoonose, également appelée zoonose ou xénose, est la transmission d’agents infectieux entre espèces par xénogreffe. L’infection animale à humaine est normalement rare, mais s’est produite dans le passé. Un exemple de ce type est la grippe aviaire, lorsqu’un virus de la grippe A a été transmis des oiseaux aux humains. La xénotransplantation peut augmenter les risques de transmission de la maladie pour 3 raisons: (1) l’implantation brise la barrière physique qui aide normalement à prévenir la transmission de la maladie, (2) le receveur de la greffe sera sévèrement immunodéprimé et (3) les régulateurs du complément humain (CD46, CD55 et CD59) exprimés chez les porcs transgéniques servent de récepteurs de virus et peuvent également aider à protéger les virus contre les attaques du système du complément.

Des exemples de virus véhiculés par les porcs comprennent l’herpèsvirus porcin, le rotavirus, le parvovirus et le circovirus. Les herpèsvirus porcins et les rotavirus peuvent être éliminés du bassin de donneurs par un dépistage, mais d’autres (tels que le parvovirus et le circovirus) peuvent contaminer les aliments et les chaussures puis réinfecter le troupeau. Ainsi, les porcs destinés à être utilisés comme donneurs d’organes doivent être hébergés dans le cadre d’une réglementation stricte et soumis à un dépistage régulier des microbes et des agents pathogènes. Les virus inconnus, ainsi que ceux qui ne sont pas nocifs pour l’animal, peuvent également présenter des risques. Les PERVS (rétrovirus endogènes porcins), des microbes à transmission verticale qui s’intègrent dans les génomes porcins, sont particulièrement préoccupants. Les risques de xénose sont doubles, car non seulement l’individu pourrait être infecté, mais une nouvelle infection pourrait déclencher une épidémie dans la population humaine. En raison de ce risque, la FDA a suggéré que tous les receveurs de xénotransplants doivent être étroitement surveillés pour le reste de leur vie et placés en quarantaine s’ils présentent des signes de xénose.

Les babouins et les porcs transportent une myriade d’agents transmissibles inoffensifs chez leur hôte naturel, mais extrêmement toxiques et mortels chez l’homme. Le VIH est un exemple d’une maladie qui serait passée des singes aux humains. Les chercheurs ne savent pas non plus si une épidémie de maladies infectieuses pourrait survenir et s’ils pourraient contenir l’épidémie même s’ils disposent de mesures de contrôle. Un autre obstacle auquel sont confrontées les xénotransplantes est celui du rejet des corps étrangers par son système immunitaire. Ces antigènes (corps étrangers) sont souvent traités avec de puissants médicaments immunosuppresseurs qui pourraient, à leur tour, rendre le patient vulnérable à d’autres infections et aider réellement la maladie. C’est la raison pour laquelle les organes devraient être modifiés pour s’adapter à l’ADN des patients (histocompatibilité).

En 2005, le Conseil national australien de la Santé et de la Recherche médicale (NHMRC) a déclaré un moratoire de dix-huit ans sur toute transplantation d’animal à homme, concluant que les risques de transmission de virus animaux aux patients et à la communauté en général n’avaient pas été résolus.Cela a été abrogé en 2009 après qu’un examen du NHMRC a déclaré « … les risques, s’ils sont bien réglementés, sont minimes et acceptables compte tenu des avantages potentiels. », citant les développements internationaux sur la gestion et la réglementation de la xénotransplantation par l’Organisation mondiale de la Santé et l’Agence européenne des médicaments.

Rétrovirus endogènes porcinsmodifier

Les rétrovirus endogènes sont des restes d’infections virales anciennes, présentes dans les génomes de la plupart, sinon de la totalité, des espèces de mammifères. Intégrés dans l’ADN chromosomique, ils sont transférés verticalement par héritage. En raison des nombreuses délétions et mutations qu’elles accumulent au fil du temps, elles ne sont généralement pas infectieuses chez l’espèce hôte, mais le virus peut devenir infectieux chez une autre espèce. Les PERVS ont été découverts à l’origine sous forme de particules de rétrovirus libérées par des cellules rénales porcines cultivées. La plupart des races de porcs abritent environ 50 génomes PERVERS dans leur ADN. Bien qu’il soit probable que la plupart d’entre eux soient défectueux, certains peuvent être capables de produire des virus infectieux, de sorte que chaque génome proviral doit être séquencé pour identifier ceux qui constituent une menace. De plus, par complémentation et recombinaison génétique, deux génomes PERV défectueux pourraient donner naissance à un virus infectieux. Il existe trois sous-groupes de PERVERS infectieux (PERV-A, PERV-B et PERV-C). Des expériences ont montré que PERV-A et PERV-B peuvent infecter les cellules humaines en culture. À ce jour, aucune xénotransplantation expérimentale n’a démontré la transmission de PERV, mais cela ne signifie pas que les infections PERV chez l’homme sont impossibles. Les cellules de porc ont été conçues pour inactiver les 62 PERVs du génome à l’aide de la technologie d’édition du génome CRISPR Cas9 et ont éliminé l’infection du porc aux cellules humaines en culture.

EthicsEdit

Les xénogreffes sont une procédure controversée depuis leur première tentative. Beaucoup, y compris des groupes de défense des droits des animaux, s’opposent fermement à la mise à mort d’animaux pour récolter leurs organes à des fins humaines. Aucune des grandes religions ne s’oppose à l’utilisation d’organes de porc génétiquement modifiés pour une transplantation vitale. En général, l’utilisation de tissus de porc et de vache chez l’homme n’a rencontré que peu de résistance, à l’exception de certaines croyances religieuses et de quelques objections philosophiques. Les doctrines expérimentales sans consentement sont maintenant suivies, ce qui n’était pas le cas dans le passé, ce qui peut conduire à de nouvelles directives religieuses pour poursuivre la recherche médicale sur des directives œcuméniques prononcées. La « Règle commune » est le mandat de bioéthique des États-Unis depuis 2011.

Histoire de la xénotransplantation en ÉthiquEdit

Au début du 20e siècle, alors que les études sur la xénotransplantation ne faisaient que commencer, peu s’interrogeaient sur la moralité de celle-ci, se tournant vers les animaux comme alternative « naturelle » aux allogreffes. Alors que des pièces satiriques se moquaient des xénogreffeurs tels que Serge Voronoff, et que certaines images montrant des primates émotionnellement désemparés – que Voronoff avait privés de leurs testicules -, aucune tentative sérieuse n’a encore été faite pour remettre en question la science basée sur des préoccupations de droits des animaux. La xénotransplantation n’a pas été prise au sérieux, du moins en France, pendant la première moitié du XXe siècle.

Consentement éclairé du patientmodifier

L’autonomie et le consentement éclairé sont importants lors de l’examen des utilisations futures de la xénotransplantation. Un patient soumis à une xénotransplantation doit être pleinement conscient de la procédure et ne doit avoir aucune force extérieure influençant son choix. Le patient doit comprendre les risques et les avantages d’une telle transplantation. Cependant, il a été suggéré que les amis et les membres de la famille devraient également donner leur consentement, car les répercussions de la transplantation sont élevées, avec le potentiel de maladies et de virus traversant les humains à partir de la transplantation. Les contacts étroits sont à risque de telles infections. Une surveillance des relations étroites peut également être nécessaire pour s’assurer que la xénozoonose ne se produit pas. La question devient alors: l’autonomie du patient devient-elle limitée en fonction de la volonté ou du refus des amis et de la famille de donner leur consentement, et les principes de confidentialité sont-ils violés?

La sécurité de la santé publique est un facteur à prendre en compte. S’il y a un risque pour le public d’éclosion due à une transplantation, des procédures doivent être en place pour protéger le public. Non seulement le receveur de la transplantation doit comprendre les risques et les avantages, mais la société doit également comprendre et consentir à un tel accord.

Le Comité d’Éthique de l’Association Internationale de Xénotransplantation souligne qu’un problème éthique majeur est la réponse sociétale à une telle procédure. L’hypothèse est que le receveur de la transplantation sera invité à subir une surveillance à vie, ce qui le priverait de la possibilité de mettre fin à la surveillance à tout moment, ce qui est en opposition directe avec la Déclaration d’Helsinki et le Code fédéral des États-Unis Regulations.In En 2007, la xénotransplantation a été interdite pour des raisons éthiques dans tous les pays à l’exception de l’Argentine, de la Russie et de la Nouvelle-Zélande. Depuis lors, la pratique n’a été pratiquée qu’au traitement du diabète de type 1 pour servir de substitut aux injections d’insuline.

Il y a un principe qui a été conçu par Tom Beauchamp et James Childress qui met l’accent sur l’autonomie du patient, la non malédiction, la bienfaisance et la justice. Ces principes traitent respectivement du consentement éclairé, du Serment d’Hippocrate de ne pas nuire, de l’application de ses compétences pour aider les autres et de la protection des droits des autres à des soins de qualité.

Directives de xénotransplantation aux États-UnisModifier

La Food and Drug Administration (FDA) a également déclaré que si une transplantation a lieu, le receveur doit subir une surveillance pour le reste de sa vie et renoncer à son droit de retrait. La raison de la nécessité d’une surveillance à vie est due au risque d’infections aiguës pouvant survenir. La FDA suggère qu’un programme de dépistage passif devrait être mis en œuvre et devrait se prolonger pendant la durée de vie du receveur.