Thérapie in vivo pour la réparation prénatale du modèle ovin fœtal de myéloméningocèle à l'aide de cellules souches mésenchymateuses de cordon ombilical humain: preuve de principe, résumé de l'étude

Points principaux et résultats:

Il s’agit d’une étude animale chez des agneaux à naître. Aucun humain n’a été traité. Une équipe du centre hospitalier universitaire de Hambourg-Eppendorf, en Allemagne, a créé un défaut de type spina bifida (myéloméningocèle) dans la colonne d’agneaux fœtaux, puis l’a réparé dans l’utérus, comme le font les chirurgiens en chirurgie fœtale humaine. Chez certains agneaux, ils ont d’abord déposé des cellules souches mésenchymateuses (CSM) de cordon ombilical humain directement sur la moelle épinière exposée. Les cellules provenaient de Desacell, un produit prêt à l’emploi fabriqué à partir du tissu de cordon ombilical d’un seul nouveau-né en bonne santé. Les études antérieures chez le mouton avaient utilisé des cellules ensemencées sur un patch, il s’agissait donc du premier rapport d’application d’une suspension cellulaire liquide de cette manière.

L’étude a montré que les cellules pouvaient être appliquées chez les cinq agneaux prévus. Elle n’a pas pu montrer si les cellules étaient utiles. Seuls trois des sept agneaux opérés sont nés vivants (deux traités, un non traité), les trois avaient des scores moteurs normaux ou presque normaux, et c’est en fait l’agneau non traité qui avait la plus forte densité de grands neurones survivants. Les auteurs indiquent eux-mêmes que l’échantillon était trop petit pour toute comparaison entre groupes.

Objectif:

L’objectif principal était de tester si un produit prêt à l’emploi de CSM de cordon ombilical humain (Desacell) pouvait être appliqué localement sur la moelle épinière pendant la réparation fœtale du spina bifida chez le mouton. Les objectifs secondaires étaient de voir si les cellules amélioraient la motricité sur l’échelle Sheep Locomotor Rating (SLR), si elles augmentaient la taille de la moelle épinière et de sa substance grise, et si la densité des grands neurones était liée à la motricité.

Méthodes:

Des brebis gestantes d’un même éleveur, portant toutes des agneaux issus du même bélier, ont été utilisées. L’étude a été approuvée par l’autorité du Land de Hambourg en vertu de la loi allemande sur la protection des animaux.

Vers 75 jours de gestation (une gestation ovine dure environ 145 jours), les chirurgiens ont ouvert l’utérus, retiré la peau, les muscles du dos et les arcs osseux de la colonne de L1 à L5, et ouvert la membrane recouvrant la moelle épinière. La moelle se trouve ainsi exposée au liquide amniotique, ce qui imite le spina bifida. Environ 25 jours plus tard, les agneaux ont subi une seconde opération pour réparer le défaut. Les agneaux ont été répartis à raison de deux pour un entre une réparation avec ou sans cellules. Dans le groupe cellules, le tissu cicatriciel recouvrant la moelle épinière a été retiré et 1 mL de suspension en gel de Desacell contenant 30 millions de cellules a été appliqué directement sur la moelle. Tous les agneaux ont ensuite reçu un patch multicouche et une fermeture cutanée. Dans les grossesses gémellaires, un jumeau était traité et l’autre servait de témoin ou n’était pas opéré.

Les cellules provenaient d’un seul cordon ombilical de donneur, répondaient aux critères internationaux d’identité des CSM et ont été testées pour la stérilité, les mycoplasmes et les endotoxines. Elles ont été décongelées, lavées, comptées et expédiées réfrigérées (4 °C) jusqu’au lieu de l’opération.

Les agneaux sont nés à terme et ont été filmés 2 et 48 heures après la naissance. Des évaluateurs qui ne savaient pas quels agneaux avaient reçu des cellules ont noté la motricité sur l’échelle SLR en 15 points, où 15 correspond à une marche normale et 0 à 4 à une atteinte sévère. Les agneaux ont ensuite été euthanasiés et la moelle épinière lombaire a été découpée en cinq à huit segments, colorés et mesurés. Un neuropathologiste, également en aveugle, a compté les grands motoneurones par millimètre carré de substance grise. Avant l’étude, les auteurs avaient calculé que des groupes de trois et six agneaux ne donneraient qu’une puissance de 25,5%, ce qui signifie qu’une différence réelle serait très probablement passée inaperçue.

Résultats:

Survie: des défauts ont été créés chez 11 agneaux fœtaux à 76,9 jours en moyenne.

• Trois ont été perdus après la première opération. Une brebis a présenté une désunion de plaie avec occlusion intestinale et a été euthanasiée, un fœtus est mort après une fièvre de la brebis, et un autre est mort le jour d’une complication de plaie.
• Chez un autre agneau, le fœtus n’a pas pu être atteint chirurgicalement, sept agneaux ont donc été opérés, à 104,3 jours en moyenne. Cinq ont reçu des cellules et deux non.
• Quatre autres fœtus sont morts 11 à 17 jours après la réparation: trois des cinq agneaux traités et l’un des deux agneaux non traités. L’un présentait un abcès fongique au niveau de la colonne avec une infection fongique généralisée. La cause des autres décès n’était pas claire.
• Trois agneaux sont nés vivants entre 144 et 147 jours: l’agneau 1 (sans cellules) et les agneaux 3 et 4 (avec cellules). L’article indique un taux global de naissances vivantes de 30%.

Motricité (échelle SLR, sur 15):

• L’agneau 1 (sans cellules) a obtenu 15 à 2 heures et 15 à 48 heures.
• L’agneau 3 (avec cellules) a obtenu 13 à 2 heures et 15 à 48 heures.
• L’agneau 4 (avec cellules) a obtenu 15 à 2 heures et 15 à 48 heures.

Les trois agneaux marchaient donc normalement à 48 heures, qu’ils aient reçu des cellules ou non, et les scores ne pouvaient montrer aucun bénéfice.

Tissu médullaire: aucune tumeur n’a été observée chez aucun agneau, ni à l’œil nu ni au microscope.

• La densité moyenne des grands neurones était de 20,4 par mm² chez l’agneau non traité, contre 15 et 13,1 par mm² chez les deux agneaux traités. Les auteurs notent que c’est l’inverse de ce qu’avaient trouvé les études antérieures.
• La surface moyenne de substance grise était plus grande chez les agneaux traités (274 et 218 unités, contre 171 chez l’agneau non traité), et la part de la moelle constituée de substance grise était de 0,32 et 0,48, contre 0,31. Les auteurs suggèrent que cela « pourrait éventuellement indiquer une meilleure préservation tissulaire ».
• Les surfaces ont été mesurées en pixels d’image, et aucun test statistique comparant les agneaux n’a été rapporté.

Conclusions:

Les auteurs concluent qu’appliquer un produit de CSM de cordon ombilical humain pendant la réparation fœtale du spina bifida chez le mouton est faisable, et que des études plus larges avec Desacell sont nécessaires pour tester la motricité, la protection nerveuse et la sécurité.

L’étude est une première étape technique. Seuls un agneau non traité et deux agneaux traités ont pu être évalués, les résultats ne peuvent donc pas montrer si les cellules fonctionnent. Les auteurs citent trois limites principales: le taux élevé de mortalité fœtale, qui a supprimé toute possibilité de comparaison pertinente et peut refléter des problèmes chirurgicaux sans lien avec les cellules; l’absence de coloration spéciale (immunohistochimie), qui ne leur a pas permis de confirmer que les cellules étaient encore présentes dans la zone réparée; et trop peu de survivants pour que les scores moteurs aient un sens. En outre, l’agneau non traité marchait normalement, ce qui suggère que le défaut dans ce modèle n’a pas causé de faiblesse durable chez ces animaux, et avec un seul agneau par comparaison, les différences de substance grise et de neurones pourraient facilement être dues au hasard. Les résultats à long terme, comme la fonction vésicale ou la moelle attachée, n’ont pas été étudiés, car les agneaux n’ont été examinés que jusqu’à 48 heures après la naissance.

Informations générales:

Le spina bifida touche environ 1 grossesse sur 2 000 en Europe. L’essai MOMS a montré que réparer le défaut avant la naissance divise par deux le besoin de dérivation pour hydrocéphalie et double les chances de marcher à 30 mois, mais 58% des enfants opérés avant la naissance ne peuvent toujours pas marcher seuls. Les chercheurs espèrent qu’ajouter des cellules souches au moment de la réparation pourrait mieux protéger la moelle épinière exposée.

Le produit cellulaire, Desacell, est décrit comme un produit prêt à l’emploi fabriqué selon un protocole d’isolement breveté. L’article ne nomme ni son fabricant ni le titulaire du brevet. Les auteurs indiquent qu’il a été testé chez le rongeur et chez des babouins prématurés, chez des adultes atteints d’insuffisance pulmonaire sévère (CIRCA-19), chez des prématurés à risque de maladie pulmonaire chronique (HULC-1), et qu’il est à l’étude chez des adultes en choc septique (UC-CISS II). L’étude chez le babouin qu’ils citent, dirigée par le coauteur Möbius, s’intitule « Prophylactic administration of mesenchymal stromal cells does not prevent arrested lung development in extremely premature-born non-human primates ». Deux des auteurs appartiennent au Saxonian Center for Feto/Neonatal Health de la Technische Universität Dresden.

L’étude a été financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG BA 7308/4-1). Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêts. Il s’agit uniquement d’une expérience animale, et les auteurs renvoient à l’essai CuRe en cours, qui utilise des cellules placentaires sur un patch, comme première étude chez l’humain de cellules souches administrées pendant la réparation fœtale du spina bifida.