Un implant donne le change

Le professeur Martin Fussenegger de l'ETH appelle cela des prothèses moléculaires : des cellules biologiques dotées de circuits génétiques spécialement développés, qui peuvent être implantées dans un organisme et y assumer des fonctions métaboliques que l'organisme lui-même ne peut pas réaliser. Fussenegger et ses collaborateurs du Département des systèmes biologiques de l'ETH Zurich à B?le sont parvenus à développer une telle prothèse moléculaire, dont la fonction est bien plus complexe que les précédentes. Elle est con?ue pour traiter le psoriasis, une maladie inflammatoire complexe et chronique de la peau.

Jusqu'à présent, les circuits génétiques réalisés se contentaient généralement de contr?ler si une molécule métabolique A était présente dans leur environnement. Dans l'affirmative, ils produisaient en réponse une molécule métabolique X. Le nouveau circuit, plus complexe, peut détecter deux molécules A et B en même temps. Et ce n'est que lorsque les deux sont présentes qu'il fabrique les molécules X et Y. "Nous avons développé avec des composants cellulaires ce que l'on appelle une porte logique "et", comme nous le connaissons en électronique et sans laquelle aucun ordinateur ne fonctionnerait", explique Fussenegger. Les chercheurs ont implanté un circuit doté d'une telle porte (en anglais : AND gate) dans des souris. Celui-ci a réussi à supprimer les poussées de psoriasis dans le modèle de souris.

La nouvelle prothèse moléculaire utilise pour cela le langage avec lequel les cellules immunitaires communiquent entre elles dans le corps : le langage des nombreux messagers que les cellules immunitaires peuvent à la fois produire et reconna?tre.

Une prothèse soutient le système immunitaire

Lors d'une poussée de psoriasis, les différentes cellules du système immunitaire sont impliquées à deux niveaux : D'une part, elles sont responsables de l'apparition d'une réaction inflammatoire en augmentant la production de différents messagers, dont ceux appelés TNF et IL-22. D'autre part, elles produisent ultérieurement une série de messagers qui permettent à l'inflammation de s'atténuer. Parmi celles-ci, on trouve les messagers IL-4 et IL-10.

Le circuit développé par les chercheurs de l'ETH est capable de reconna?tre les molécules pro-inflammatoires TNF et IL-22. Si ces deux messagers sont présents en même temps (et seulement dans ce cas), il produit les molécules anti-inflammatoires IL-4 et IL-10. "Ainsi, notre prothèse moléculaire aide le système immunitaire à réprimer la réaction inflammatoire", explique Fussenegger.

Cellules de designer dans une capsule poreuse

Les scientifiques ont enfermé 200 cellules d'une lignée de cellules humaines dotées de ce circuit génétique dans une minuscule capsule poreuse en gélatine d'algues. Les scientifiques ont injecté 6000 de ces petites capsules dans l'abdomen de souris. De nouveaux vaisseaux sanguins s'y sont formés naturellement, reliant les capsules à la circulation sanguine.

Gr?ce à un médicament, les scientifiques ont déclenché chez les souris une réaction inflammatoire de la peau similaire au psoriasis. Pour ce faire, ils ont comparé des animaux auxquels ils avaient préalablement implanté des "capsules de cellules de concepteur" avec d'autres sans capsule. Seuls ces derniers ont présenté des sympt?mes d'inflammation. L'implant a réussi à supprimer la maladie inflammatoire.

Un circuit comme système d'alerte précoce

Aujourd'hui, en cas de psoriasis, on se contente généralement de combattre les sympt?mes - des zones de peau enflammées, qui démangent et parfois desquament - avec une pommade appliquée localement. Il existe en outre des thérapies médicamenteuses qui agissent sur l'ensemble du corps.

En règle générale, on commence ces thérapies lorsqu'une poussée de psoriasis s'enflamme. "C'est pourquoi les thérapies existantes sont pratiquement toujours en retard sur les sympt?mes", explique Fussenegger. En revanche, les implants de circuits génétiques se prêtent bien à la prévention. "Le circuit commence très t?t à produire des messagers anti-inflammatoires - dès qu'une poussée se dessine au niveau des messagers pro-inflammatoires et pas seulement lorsque les éruptions cutanées deviennent visibles".

Aussi pour d'autres maladies inflammatoires

Les expériences réussies chez la souris ne sont qu'une étude de faisabilité, précise Fussenegger. On ne sait pas si et quand de telles cellules de designer pourront être utilisées chez l'homme. Il est toutefois envisageable que de telles cellules soient un jour implantées chez des patients atteints de psoriasis. Comme le tissu conjonctif pourrait à terme isoler l'implant de la circulation sanguine, le médecin devrait le remplacer tous les deux mois.

De tels circuits biologiques avec des portes "et" pourraient également convenir à d'autres maladies. Fussenegger : "Les maladies inflammatoires chroniques sont un bon exemple de maladies qui ne peuvent pas être diagnostiquées par la mesure d'une seule molécule". Avec une cellule design qui mesure le profil de plusieurs messagers dans le sang, de telles maladies pourraient toutefois être diagnostiquées en règle générale. Et si cette cellule design produisait en même temps des molécules thérapeutiques, cela ouvrirait à l'avenir de nombreuses possibilités de traitement pour toute une série de maladies.