Chez les mammifères, le sang transporte l’oxygène et les nutriments vers les organes et les cellules du corps. Mais si le flux sanguin s’arrête, ces cellules meurent rapidement et les organes sont blessés.
Cette mort peut être ralentie dans les organes et les tissus prélevés sur le corps, ce qui permet de gagner du temps pour la transplantation d’organes. Cependant, préserver des systèmes d’organes entiers quelques minutes après que le cœur ait cessé de pomper peut être un défi.
Les méthodes existantes incluent ce qu’on appelle un système d’oxygénation à membrane extracorporelle (ECMO), qui pompe le sang dans une machine qui en élimine le dioxyde de carbone, tout en ajoutant de l’oxygène. Bien qu’il serve à équilibrer les gaz, chaque minute de retard permet aux dégâts de s’accumuler.
Pour résoudre le problème, il a été démontré qu’un nouveau système restaure certaines fonctions organiques, cellulaires et moléculaires chez les porcs morts et préserve leurs tissus, même lorsque le traitement n’est initié qu’une heure après l’arrêt cardiaque.
Les chercheurs ont adapté une technologie existante appelée BrainEx, dont il a été démontré qu’elle restaure certaines fonctions dans des cerveaux de porcs isolés quelques heures après leur mort.
Leur nouveau système, appelé OrganEx, est destiné à être utilisé sur tout le corps des grands mammifères.
OrganEx a deux composants : une machine et un fluide.
La machine est connectée au système circulatoire. Il crée une impulsion semblable à un battement de coeur et oxygène le liquide, semblable à un ECMO. Là où il se distingue, c’est dans la façon dont il ajoute des médicaments pour faciliter la circulation et prévenir la coagulation.
La machine comprend également un certain nombre de capteurs pour des caractéristiques importantes de la circulation telles que le métabolisme, l’hémoglobine, la pression et le débit.
Il pompe un fluide synthétique, mélangé avec le propre sang de l’animal dans un rapport de 1:1, à travers tout le corps de l’animal mort. Ce liquide, contrairement au sang, n’est pas composé de cellules, bien qu’il soit conçu pour protéger les cellules contre les dommages et transporter l’oxygène et les médicaments dans tout le corps.
(David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang; Laboratoire Sestan; École de médecine de Yale)
Ci-dessus : images représentatives des tracés d’électrocardiogramme dans le cœur (en haut), des immunocolorations pour l’albumine dans le foie (au milieu) et l’actine dans le rein (en bas). Les images de gauche représentent les organes soumis à une perfusion de contrôle, tandis que les images de droite représentent les organes soumis à une perfusion avec la technologie OrganEx.
Le système a été testé sur des porcs une heure après un arrêt cardiaque, ainsi que sur des groupes témoins dans lesquels les fonctions des organes ont été testées immédiatement après l’arrêt du flux sanguin, ainsi qu’une heure et sept heures plus tard. Maintenus à la température du corps, les tissus ont continué à traiter le carburant et à générer des déchets à un rythme contrôlé.
Une centaine de porcs (Susscrofa domesticus) ont été utilisés au total, y compris ceux utilisés pour développer le système avant les expériences publiées.
Les chercheurs ont découvert qu’OrganEx peut préserver l’intégrité des tissus, réduire la mort cellulaire et relancer certains processus moléculaires et cellulaires dans des organes vitaux comme le cœur, le cerveau, le foie et les reins.
OrganEx a surpassé ECMO dans tous les domaines. Les organes traités par le nouveau système étaient moins affectés par les hémorragies ou le gonflement des tissus, et les chercheurs ont observé des modèles d’expression génique spécifiques aux processus de réparation dans certains organes et types de cellules.
L’équipe a également vérifié l’architecture des cellules du cerveau, qui subissent généralement des dommages dus à l’ischémie.
Le nombre de cellules cérébrales avait diminué dans tous les groupes de traitement, à l’exception d’OrganEx, où, dans certaines parties du cerveau, des dommages minimes s’étaient produits, et dans le cortex préfrontal, les cellules avaient été récupérées à des niveaux similaires à ceux du groupe qui n’avait pas été exposé à ischémie chaude.
Un test majeur du succès de l’expérience a été la récupération de la fonction des organes.
La fonction cérébrale a été mesurée à l’aide d’un EEG continu. Les scientifiques ont tenu à faire la distinction entre les fonctions cérébrales qu’ils ont détectées et l’activité électrique qui indiquerait un certain niveau de “vie” (car la mort cérébrale est la principale définition de la mort en milieu clinique).
Alors que la mort cérébrale persistait dans le groupe OrganEx, les corps montraient des mouvements de la tête et du cou après l’injection de contraste – utilisée pour aider à montrer plus de détails dans l’imagerie – dans l’artère carotide du cou, qui achemine le sang vers le cerveau et la tête. Ce mouvement ne s’est pas produit chez les animaux vivants sous sédation, ni dans le groupe ECMO.
“Une évaluation réfléchie est nécessaire pour élucider pourquoi les mouvements de la tête et du cou se sont produits après l’injection de contraste uniquement dans le groupe OrganEx”, écrivent les chercheurs.
Ils ne savent pas pourquoi cela s’est produit, mais disent que cela montre que la sortie de la fonction motrice a été préservée, au moins dans la “moelle cervicale épinière ou ses racines”.
Dans le cœur, une certaine activité spontanée a été détectée via l’ECG et certaines contractions dans les cellules du ventricule gauche ont été observées dans le groupe OrganEx qui n’ont pas été observées dans le groupe ECMO.
D’autres organes, tels que le foie et les reins, ont également montré des signes clés de récupération de leur fonctionnalité.
Alors que les tests de ce système chez l’homme sont encore loin, les chercheurs pensent qu’OrganEx a un énorme potentiel pour les greffes d’organes humains. Ils espèrent que cela améliorera la durée de conservation d’un organe destiné à la greffe, ce qui, par exemple, pourrait permettre aux organes d’être transportés sur de plus grandes distances, vers des receveurs dans le besoin.
“Les résultats mettent en évidence une capacité jusque-là méconnue du corps des mammifères à récupérer partiellement après une interruption du flux sanguin, ce qui pourrait augmenter la disponibilité des organes pour la transplantation”, écrivent les chercheurs.
Cependant, l’équipe affirme que d’autres études sont nécessaires “pour bien comprendre le potentiel d’OrganEx pour aider à la récupération cellulaire après la mort ou une circulation sanguine interrompue”.
La recherche a été publiée dans Nature.
