Des chercheurs dirigés par Hidetoshi Masumoto et Genshiro Sunagawa du RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) au Japon ont mis au point une nouvelle méthode de protection des organes pendant la chirurgie cardiaque et aortique lorsque la circulation sanguine doit être bloquée. Plutôt que de compter sur des températures froides pour induire un hypométabolisme et réduire le besoin en oxygène, la technique fonctionne en stimulant les neurones Q dans le cerveau, qui ralentissent le métabolisme jusqu’à un état semblable à celui de l’hibernation. Dans cette étude de preuve de concept, la procédure a protégé les reins des souris des dommages dus au manque d’oxygène et a évité les effets secondaires nocifs liés à une hypothermie prolongée. Les résultats pourraient conduire à de nouvelles façons d’effectuer des chirurgies similaires chez les personnes.
Pour certains types de chirurgie cardiaque et aortique, les médecins doivent couper la circulation sanguine pendant qu’ils travaillent à réparer l’aorte. Au cours des 50 dernières années, ce type de chirurgie a été pratiqué après avoir utilisé des températures froides pour induire une hypothermie profonde, qui ralentit le métabolisme du corps afin que les organes puissent survivre avec très peu d’oxygène. Bien que cela soit efficace pour protéger des organes comme les reins, cela réduit également la coagulation sanguine, provoquant des saignements excessifs et le besoin de transfusions sanguines.
Masumoto et son équipe du RIKEN BDR ont cherché des moyens de ralentir le métabolisme sans induire d’hypothermie. Nous savons que de nombreux animaux – tels que les ours et les écureuils – peuvent hiberner et que malgré le métabolisme extrêmement lent pendant l’hibernation, ils sont en bonne santé au réveil. Cependant, comme la plupart des animaux, les humains n’hibernent pas. C’était la fin de l’histoire jusqu’à il y a quelques années, lorsque le groupe de Sunagawa a découvert un moyen d’induire un état d’hibernation chez les souris, des animaux qui n’hibernent pas normalement.
Si nous pouvons les induire, il existe de nombreuses possibilités d’utiliser des états de type hibernation en médecine cardiovasculaire, en médecine de réanimation ou dans d’autres cas où la protection des organes par hypothermie est insuffisante ou inappropriée. »
Genshiro Sunagawa, Centre RIKEN pour la recherche sur la dynamique des biosystèmes
Mais d’abord, l’efficacité de la technique doit être vérifiée dans des modèles animaux. La nouvelle étude est la première mise en œuvre clinique de la technique et a testé son efficacité en utilisant un modèle murin de chirurgie aortique nécessitant un arrêt circulatoire. Les études précédentes de l’équipe ont montré que l’hypométabolisme au niveau de l’hibernation pouvait être atteint en activant des neurones spéciaux dans l’hypothalamus du cerveau appelés neurones Q. La biotechnologie chimiogénétique a permis aux chercheurs de déclencher l’activation de ces neurones spécifiques par une injection. Ils ont comparé quatre groupes de souris modèles qui variaient selon que des températures froides étaient utilisées ou non pour induire l’hypométabolisme et si les neurones Q étaient activés ou non.
Les lésions rénales et la fonction rénale ont été évaluées en examinant les niveaux de biomarqueurs dans le sang. L’analyse a montré que l’hypométabolisme induit par les neurones Q à des températures normales protégeait les reins ainsi que celui induit par l’hypothermie. « Avec ces résultats, nous savons maintenant que les états de type hibernation induits par les neurones Q peuvent être utilisés pour protéger les organes », déclare Masumoto.
Le but ultime de la recherche de Masumoto et Sunagawa est de ralentir le métabolisme des personnes pendant une chirurgie cardiaque ou pour d’autres raisons médicales, en utilisant une variante de cette technique. Mais parce que les neurones Q chez les humains ne peuvent pas être activés de manière sélective comme ils le peuvent chez des souris modifiées expérimentalement, l’équipe cherche maintenant des moyens de protéger les organes en aval du cerveau. « L’activation des neurones Q déclenche une séquence d’événements biologiques qui permet aux organes d’exister dans un état hypométabolique pendant des jours », explique Sunagawa. « Une fois que nous savons précisément quels sont ces événements, nous sommes convaincus que nous pouvons les induire pharmacologiquement dans le corps, sans avoir besoin d’activer d’abord les neurones Q. »
L’étude a été publiée dans JTCVS ouvert le 7 novembre.
