Cette année, la Food and Drug Administration des États-Unis devrait approuver les transplantations d’îlots comme traitement pour les personnes atteintes de diabète de type 1. Les greffes, qui délivrent des cellules productrices d’insuline pour remplacer celles perdues à cause de la maladie, ont été classées expérimentales aux États-Unis depuis qu’elles ont été réalisées pour la première fois il y a plus de 20 ans.

Les transplantations d’îlots sont très prometteuses pour le traitement du diabète de type 1, en particulier pour ce que l’on appelle familièrement le « diabète fragile », dans lequel les patients ont beaucoup de difficulté à gérer leur glycémie en toute sécurité avec des injections d’insuline, a déclaré le radiologue interventionnel de Stanford Avnesh Thakor, MD, PhD, qui mène des recherches sur la biologie et la transplantation des îlots.

Près de 1,6 million d’Américains souffrent de diabète de type 1 et plus de 70 000 sont susceptibles d’être de bons candidats à la greffe d’îlots.

Mais les transplantations d’îlots présentent un ensemble unique de défis techniques, notamment s’assurer que les cellules reçoivent suffisamment d’oxygène pour rester en vie après la transplantation. L’équipe de Thakor a récemment abordé cette question dans un article publié dans Advanced Functional Materials.

Le diabète de type 1 interfère avec la capacité du corps à réguler la glycémie. Au début de la maladie, le système immunitaire attaque les cellules bêta productrices d’insuline dans les amas de cellules pancréatiques appelés îlots; cela empêche les cellules bêta de fabriquer l’hormone régulatrice du sucre, l’insuline.

La transplantation d’îlots sains à partir d’un donneur décédé offre aux patients la possibilité de faire l’expérience de quelque chose d’assez proche d’un remède contre le diabète, bien qu’ils doivent prendre des médicaments anti-immunitaires pour protéger les nouveaux îlots.

Cependant, les transplantations d’îlots font face à des complexités que les autres transplantations d’organes ne font pas.

« Lorsque vous transplantez des îlots, ce n’est pas comme transplanter un organe solide comme un cœur ou un rein », m’a dit Thakor. Lors d’une greffe d’organe solide, les vaisseaux sanguins de l’organe sont reliés chirurgicalement au système circulatoire du patient. Tout de suite, le tissu transplanté reçoit un bon flux sanguin et beaucoup d’oxygène.

Avec une greffe d’îlot, c’est différent. Chez une personne en bonne santé, les cellules productrices d’hormones qui régulent la glycémie sont dispersées en petites touffes ou « îles » (d’où leur nom) dans tout le pancréas. La transplantation consiste à isoler uniquement les îlots du pancréas d’un donneur décédé et à les injecter dans le foie du receveur. (Les îlots transplantés ne sont pas injectés dans le pancréas car le pancréas est un organe fragile et fragile qui fabrique également des enzymes digestives. Si vous dérangez le pancréas, il a tendance à commencer à digérer des choses. Pas bien.)

Les îlots transplantés s’installent dans le foie, avec de nouveaux vaisseaux sanguins qui se développent progressivement autour d’eux.

« Lorsque nous les injectons, nous prions simplement et espérons qu’ils recevront un nouvel apport sanguin à temps pour les garder en vie, et c’est un problème », a déclaré Thakor. Environ 60% des îlots transplantés meurent dans les deux premières semaines après la transplantation car ils n’ont pas encore établi d’approvisionnement en sang et ne reçoivent donc pas suffisamment d’oxygène.

L’équipe de Thakor a donc conçu un bioscaffold qui fournit aux îlots un apport en oxygène sûr et stable jusqu’à ce que de nouveaux vaisseaux sanguins se développent. L’échafaudage est un peu comme une salade de gelée high-tech: des trucs spongieux avec d’autres trucs intégrés dedans. La partie de type Jell-O est fabriquée à partir de collagène, ce qui est avantageux car elle ne déclenchera pas de réponse immunitaire.

L’échafaudage a des pores suffisamment grands pour que les îlots s’y nichent, ainsi que des micropores plus petits qui peuvent guider la repousse des vaisseaux sanguins. Et, dans l’innovation la plus importante de l’équipe, les chercheurs ont intégré un matériau générateur d’oxygène appelé peroxyde de calcium dans l’échafaudage. Après la transplantation, le peroxyde de calcium se décompose progressivement, donnant aux cellules un apport régulier en oxygène pendant environ deux semaines.

Les chercheurs ont testé leur bioscaffold chez des souris diabétiques, en implantant des échafaudages contenant des îlots dans un bloc de graisse de chaque animal. Par rapport aux animaux qui ont reçu des injections traditionnelles d’îlots ou des animaux qui ont reçu des îlots dans des bioscaffolds dépourvus de peroxyde de calcium, les animaux qui ont reçu des implants d’îlots dans des bioscaffolds générateurs d’oxygène ont eu le meilleur contrôle de la glycémie deux, trois et quatre semaines après la transplantation.

L’équipe de Thakor espère développer encore davantage ce que le bioscaffold peut faire. Par exemple, ils explorent également la possibilité d’intégrer des cellules souches dans l’échafaudage pour encourager la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins dans les îlots. Une autre possibilité consiste à incorporer des nanoparticules qui pourraient libérer des acides aminés et d’autres nutriments pour les îlots transplantés.

« Nous nous concentrons sur la façon d’aider le maximum d’îlots à survivre à la procédure de transplantation », a déclaré Thakor. « Nous voulons optimiser le microenvironnement de ces cellules pour faciliter leur greffe, leur survie et leur fonction chez le patient. »

Image par Minerva Studio