Une nouvelle génération de pacemakers biologiques pourrait apporter une véritable révolution par rapport aux stimulateurs cardiaques traditionnels largement utilisés aujourd’hui. Une équipe de recherche israélo-canadienne vient de montrer l’efficacité d’un stimulateur biologique sur des cultures cellulaires et des rats vivants. Il est basé sur l’utilisation de cellules qui possèdent des propriétés fonctionnelles semblables à aux cellules cardiaques humaines. L’équipe de recherche comprend, entre autres, le Pr Lior Gepstein de la faculté de médecine au Technion et directeur du département de Cardiologie à l’hôpital Rambam. Les expériences sur des rats ont été réalisées par le Dr Udi Nussinovitch dans le laboratoire de Lior Gepstein.
Dr Udi NussinovitchEn temps normal, le «stimulateur naturel» du cœur (nœud sinusal) est constitué d’un amas de cellules cardiaques dédiées responsables du déclenchement du signal électrique qui conduit à la contraction du cœur. C’est lui qui « bat la mesure ». Un dysfonctionnement peut entraîner une fréquence cardiaque lente et perturber la fonction cardiaque, conduisant à un état de faiblesse, des vertiges, l’évanouissement, l’insuffisance cardiaque et même la mort. « Avec l’âge, l’activité électrique cardiaque, qui naît dans les oreillettes, peut ainsi se faire moins régulièrement ou la transmission de l’influx électrique peut être moins efficace des oreillettes aux ventricules cardiaques« , précise le site allodocteurs. L’implantation d’un stimulateur artificiel comportant des électrodes insérées dans diverses zones du cœur permet de corriger ce dysfonctionnement. Plus de 40 000 stimulateurs cardiaques sont implantés chaque année en France.
Mais les pacemakers sont très contraignants : intervention chirurgicale invasive, danger d’infection, problèmes hormonaux, batterie épuisée, panne… En outre, chez les enfants, dont le cœur est en pleine croissance, le stimulateur électronique ne s’adapte pas à l’augmentation progressive du volume cardiaque.
L’équipe de chercheurs dirigée par la Dr Stephanie Protze et le Pr Gordon Keller du Centre McEwen de médecine régénératrice à Toronto, a élaboré un protocole de différenciation pour créer des cellules stimulatrices à partir de cellules souches embryonnaires humaines.
Les cellules souches embryonnaires sont des cellules qui peuvent se différencier potentiellement en des centaines de types de cellules matures (musculaires, osseuses, neurones…). Les chercheurs ont mené les cellules souches embryonnaires à se développer en cellules de stimulation cardiaque.
Co-auteur de l’étude, le Pr Lior Gepstein est un expert de renommée internationale en cellules souches, en particulier dans l’utilisation de cellules souches pour la réparation de problèmes cardiaques. Dans une étude récente, il avait présenté un nouveau traitement des troubles du rythme cardiaque au moyen de la lumière (opto-génétique), publiée dans Nature Biotechnology.
« Le stimulateur créé à partir de cellules souches embryonnaires présente des propriétés moléculaires, électriques et fonctionnelles caractéristiques des cellules du pacemaker naturel », a précisé le Pr Gepstein. « Ce développement va permettre aux scientifiques d’étudier le cœur d’une nouvelle manière. Mais surtout cela offre une «chaîne d’assemblage» avec un réservoir illimité de cellules cardiaques. Les greffes de cellules cardiaques ont restauré un rythme cardiaque normal chez 6 des 7 rats testés ».
L’étude a été menée dans le cadre de la coopération entre le Technion et le réseau universitaire canadien de santé (UHN), basé à Toronto. Il y a trois ans, ces deux organismes ont mis sur pied le Centre international Technion-UHN pour l’innovation cardiovasculaire, dont la mission est de développer de nouveaux traitements des maladies cardiaques. Le Pr Lior Gepstein a dirigé la coopération du côté israélien.
Traduction/adaptation Esther Amar pour Israël Science Info
Publication dans Nature Biotechnology, 12 décembre 2016