Une équipe de chercheurs dirigée par des spécialistes du diabète et des ingénieurs biomédicaux de la Washington University School of Medicine de St. Louis et de l’Université Cornell a démontré qu’à l’aide d’un appareil minuscule, ils peuvent implanter des cellules sécrétrices d’insuline dans des souris diabétiques. Une fois implantées, les cellules sécrètent de l’insuline en réponse à la glycémie, inversant le diabète sans nécessiter de médicaments pour supprimer le système immunitaire.
Les résultats sont publiés le 2 juin dans la revue Science Médecine translationnelle.
Nous pouvons prendre la peau ou les cellules adipeuses d’une personne, les transformer en cellules souches, puis faire croître ces cellules souches en cellules sécrétrices d’insuline. Le problème est que chez les personnes atteintes de diabète de type 1, le système immunitaire attaque ces cellules sécrétrices d’insuline et les détruit. Pour administrer ces cellules en tant que thérapie, nous avons besoin de dispositifs pour abriter des cellules qui sécrètent de l’insuline en réponse à la glycémie, tout en protégeant également ces cellules de la réponse immunitaire. »
Jeffrey R. Millman, PhD, Sétudier COSancien jeenquêteur et professeur agrégé de médecine, Washington University
Dans des recherches antérieures, Millman, également professeur agrégé de génie biomédical, a développé et perfectionné une méthode pour fabriquer des cellules souches pluripotentes induites, puis pour faire croître ces cellules souches en cellules bêta sécrétant de l’insuline. Millman utilisait auparavant ces cellules bêta pour inverser le diabète chez la souris, mais il n’était pas clair comment les cellules sécrétrices d’insuline pourraient être implantées en toute sécurité chez les personnes atteintes de diabète.
« L’appareil, qui a à peu près la largeur de quelques mèches de cheveux, est microporeux – ; avec des ouvertures trop petites pour que d’autres cellules puissent s’y glisser – ; par conséquent, les cellules sécrétant de l’insuline ne peuvent pas être détruites par les cellules immunitaires, qui sont plus grandes que les ouvertures », a déclaré Millman. « L’un des défis de ce scénario est de protéger les cellules à l’intérieur de l’implant sans les affamer. Elles ont toujours besoin de nutriments et d’oxygène du sang pour rester en vie. Avec cet appareil, nous semblons avoir fabriqué quelque chose dans ce que vous pourriez appeler une boucle d’or zone, où les cellules pourraient se sentir juste à l’intérieur de l’appareil et rester saines et fonctionnelles, libérant de l’insuline en réponse aux niveaux de sucre dans le sang.
Le laboratoire de Millman a travaillé avec des chercheurs du laboratoire de Minglin Ma, PhD, professeur agrégé de génie biomédical à Cornell. Ma a travaillé au développement de biomatériaux qui peuvent aider à implanter des cellules bêta en toute sécurité chez les animaux et, éventuellement, les personnes atteintes de diabète de type 1.
Plusieurs implants ont été essayés ces dernières années, avec plus ou moins de succès. Pour cette étude, Ma, l’autre co-investigateur principal de l’étude, et ses collègues ont développé ce qu’ils appellent un dispositif d’encapsulation cellulaire intégrée aux nanofibres (NICE). Ils ont rempli les implants de cellules bêta sécrétant de l’insuline qui avaient été fabriquées à partir de cellules souches, puis ont implanté les dispositifs dans l’abdomen de souris diabétiques.
« Les propriétés structurelles, mécaniques et chimiques combinées du dispositif que nous avons utilisé ont empêché les autres cellules des souris d’isoler complètement l’implant et, essentiellement, de l’étouffer et de le rendre inefficace », a déclaré Ma. « Les implants flottaient librement à l’intérieur des animaux, et lorsque nous les avons retirés après environ six mois, les cellules sécrétant de l’insuline à l’intérieur des implants fonctionnaient toujours. Et surtout, c’est un appareil très robuste et sûr. »
Les cellules des implants ont continué à sécréter de l’insuline et à contrôler la glycémie chez les souris jusqu’à 200 jours. Et ces cellules ont continué à fonctionner malgré le fait que les souris n’aient reçu aucun traitement pour supprimer leur système immunitaire.
« Nous préférons ne pas avoir à supprimer le système immunitaire de quelqu’un avec des médicaments, car cela rendrait le patient vulnérable aux infections », a déclaré Millman. « Le dispositif que nous avons utilisé dans ces expériences a protégé les cellules implantées du système immunitaire des souris, et nous pensons que des dispositifs similaires pourraient fonctionner de la même manière chez les personnes atteintes de diabète insulino-dépendant. »
Millman et Ma sont réticents à prédire combien de temps cela pourrait prendre avant qu’une telle stratégie puisse être utilisée cliniquement, mais ils prévoient de continuer à travailler vers cet objectif.
La source:
Université de Washington à Saint-Louis
Référence de la revue :
Un dispositif d’encapsulation nanofibreux pour l’administration sûre de cellules productrices d’insuline pour traiter le diabète de type 1. Science Translational Medicine, publié en ligne le 2 juin 2021.
