TRAITEMENT DU DIABÈTE PAR LA GREFFE D`ÎLOTS

TRAITEMENT DU DIABÈTE
PAR LA GREFFE D’ÎLOTS
par
P. GILLARD*, ***, M. LANNOO**, B. KEYMEULEN**
et C. MATHIEU*
Dans le diabète de type 1, la fonction exocrine du pancréas demeure intacte
alors que les cellules bêta des îlots de Langerhans, qui produisent l’insuline, sont
détruites spécifiquement. La cause exacte et la physiopathologie de cette affection
demeurent incertaines bien qu’un certain nombre d’arguments plaide en faveur
d’une origine auto-immune. Depuis quelques années, des études internationales à
grande échelle ont confirmé le sentiment clinique et les observations de nombreux
endocrinologues : le strict contrôle de la glycémie peut prévenir les redoutables
complications du diabète. Dans le diabète de type 2, l’essai UKPDS a clairement
démontré que, pour prévenir la microangiopathie, un contrôle de la glycémie dans
les valeurs normales est nécessaire tandis que pour la prévention de la macroangiopathie, ce contrôle glycémique est essentiel mais pas suffisant [1]. En 1993,
l’essai nord-américain DCCT a confirmé que le strict contrôle glycémique prévient
les complications microangiopathiques dans le diabète de type 1 [2]. Chez la plupart des patients, la meilleure façon d’obtenir un strict contrôle glycémique repose
sur une insulinothérapie intensive qui nécessite un autocontrôle de la glycémie et
l’adaptation des doses d’insuline en fonction de l’alimentation et de l’exercice physique. Cela permet d’obtenir un contrôle glycémique satisfaisant chez la plupart
des patients mais une euglycémie parfaite chez seulement un petit nombre d’entre
eux. En outre, plus la glycémie se rapproche des valeurs normales, plus le risque
d’hypoglycémie augmente [3]. L’introduction des pompes à insuline et des
nouveaux analogues de l’insuline a permis d’optimiser le contrôle glycémique
mais l’obtention d’une normoglycémie à vie n’est encore qu’un espoir [4].
* Département d’Endocrinologie ; ** Département de Chirurgie – Université Catholique de Louvain,
UZ Gathuisberg, Louvain, Belgique.
*** Centre de recherches sur le diabète et hôpital universitaire, Université Libre de Bruxelles-VUB,
Belgique.
FLAMMARION MÉDECINE-SCIENCES
— ACTUALITÉS NÉPHROLOGIQUES 2004
(www.medecine.flammarion.com)
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La greffe des cellules qui produisent l’insuline et adaptent cette sécrétion en
fonction de la glycémie, les cellules bêta des îlots de Langerhans, paraît la voie la
plus logique pour obtenir une normoglycémie permanente sans risque d’hypoglycémie. Cela peut désormais être réalisé grâce, d’une part, à la transplantation
du pancréas et, d’autre part, plus récemment, à la greffe des îlots de Langerhans.
TRANSPLANTATION DU PANCRÉAS
Les résultats de la transplantation pancréatique chez les patients diabétiques de
type 1 sont devenus désormais tout à fait acceptables, avec un taux de patients insulino-indépendants pendant au moins un an, de 82 p. 100 [5]. Cependant, récemment
plus aucun gain en termes de survie du greffon ou du patient n’a été observé [6].
Plusieurs facteurs limitent le succès de la transplantation pancréatique, en particulier
la nécessité d’une chirurgie lourde et d’une immunosuppression chronique. Bien
que les nouveaux régimes immunosuppresseurs soient de plus en plus efficaces pour
prévenir le rejet aigu, le dépistage du rejet pancréatique reste non résolu. Pour toutes
ces raisons, la transplantation pancréatique est réservée à l’heure actuelle aux
patients qui vont avoir recours à une chirurgie et à une immunosuppression pour la
transplantation d’un autre organe, à savoir le rein (consensus de l’ADA). Ce n’est
que, dans des cas exceptionnels, lorsque tous les autres traitements ont échoué et
que les hypoglycémies deviennent invalidantes que la transplantation de pancréas
isolé est proposée. Les résultats de ce type de transplantation sont en amélioration
avec une survie du greffon à un an de 78 p. 100 (données du registre de transplantation pancréatique). Les résultats à moyen et long terme s’améliorent également
ce qui entraîne une meilleure qualité de vie pour les patients et une diminution de
la progression des lésions diabétiques [7]. Mais cela ne peut être obtenu que grâce
à une immunosuppression à vie. On ne sait pas, à l’heure actuelle, quelles stratégies
pourraient être utilisées pour assurer la survie du pancréas sans immunosuppression
ou en l’interrompant, aussi bien chez l’homme que chez l’animal.
GREFFE DES ÎLOTS DE LANGERHANS
Depuis les travaux princeps de Lacy chez le rongeur, de grands espoirs ont été
placés dans la greffe d’îlots de Langerhans [8]. L’isolement d’un nombre suffisant
d’îlots chez le rat est devenu possible grâce à l’utilisation d’une enzyme protéolytique qui digère le collagène du tissu conjonctif, la collagénase, et des rats rendus
diabétiques ont pu ainsi être guéris par la greffe intrapéritonéale d’îlots. Ce n’est
qu’après que Ricordi ait mis au point un dispositif semi-automatique d’isolement
des îlots humains en 1988 que des essais cliniques ont vraiment pu débuter [9].
Sa technique d’isolement demeure la base des protocoles actuels. Les caractéristiques principales en sont : 1) l’injection de collagénase dans le canal de Wirsung
du pancréas du donneur ; 2) la digestion enzymatique stimulée par l’agitation mécanique et 3) l’utilisation de la chambre de Ricordi, dans laquelle la digestion enzymatique se poursuit tandis que s’opère la récupération des îlots. Enfin, la pureté
des préparations d’îlots est améliorée par la centrifugation discontinue en gradient
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de Ficoll. En dépit de ces progrès remarquables, la variabilité des lots de collagénase et du degré de purification des préparations rend difficile la standardisation
du processus qui est pourtant essentielle à la réalisation des essais cliniques.
L’introduction de la Libérase®, une collagénase de moindre variabilité et contenant
moins d’endotoxine a été un progrès réel [10]. De même, le séparateur de cellules
Cobe 2991 a significativement amélioré l’automatisation et la standardisation de
la procédure d’isolement [11].
En 2000, le groupe d’Edmonton a rapporté un succès considérable : l’insulinoindépendance avec normoglycémie chez 80 p. 100 des patients diabétiques de
type 1 ayant reçu une greffe d’îlots après un an de suivi [12]. Depuis, ces résultats
ont été confirmés par certains centres mais pas par d’autres [13].
Les excellents résultats du groupe d’Edmonton sont la rançon de l’optimisation
de toutes les étapes du processus. Tout d’abord, il a été procédé à une sélection
des donneurs cadavériques pour ne disposer que de pancréas parfaits. L’équipe de
prélèvement était très spécialisée, attentive au refroidissement adéquate et rapide
du pancréas du donneur avec le maintien aussi court que possible de la durée
d’ischémie froide. Le processus d’isolement a reposé sur l’utilisation de la chambre
de Ricordi avec tous les perfectionnements récents. L’injection de Libérase® a été
effectuée en modulant la pression d’injection, celle-ci étant augmentée pendant la
perfusion de telle sorte que les canalicules périphériques puissent être injectés et
que l’effet de l’enzyme soit maximal. Le milieu utilisé pour recueillir les îlots ne
contenait que des protéines d’origine humaine et une purification satisfaisante a
été obtenue grâce au gradient de Ficoll et au séparateur Cobe 2991. Les receveurs
reçoivaient une immunosuppression originale : une induction par des anticorps
anti-récepteurs de l’IL-2 puis de faibles doses de tacrolimus combinées à du sirolimus. L’insulinothérapie n’a pas été interrompue immédiatement après la greffe
pour permettre l’organisation et la prise de la greffe sans à-coup métabolique. En
raison du faible volume de la préparation d’îlots nécessaire, aucune intervention
chirurgicale n’a été indispensable, l’injection des îlots s’effectuant dans la veine
porte sous anesthésie locale ou générale sous contrôle échographique. Un point
capital a été le choix du moment de la greffe, immédiat plutôt qu’après une période
de culture. Dans le protocole d’Edmonton, le matériel était injecté quelques heures
seulement après l’isolement. Dans d’autres centres, les îlots sont cultivés pendant
des périodes de temps variables [14]. La culture des îlots permet l’analyse des
prélèvements bactériologiques et virologiques ce qui peut diminuer le risque infectieux chez le receveur. Quand les îlots sont injectés juste après l’isolement, seuls
les meilleurs organes peuvent être utilisés de telle sorte que les patients aient une
chance raisonnable d’en recevoir une quantité suffisante. La culture permet de
« pooler » plusieurs isolements individuellement insuffisants. Grâce à cette technique, un grand nombre de pancréas est parfois nécessaire pour composer l’isolement final de telle sorte qu’aucune sélection des donneurs n’est pratiquée et que
très peu de pancréas ne sont pas utilisés. Cela est particulièrement crucial en
période de pénurie d’organes. La culture d’îlots permet aussi la réalisation d’un
contrôle de qualité de la préparation. De plus, dans la mesure où les cellules exocrines et les leucocytes passagers sont plus susceptibles à la mort cellulaire pendant
la culture, la préparation d’îlots peut devenir plus pure et moins immunogène [15].
Enfin, les îlots en culture peuvent être modifiés pour obtenir une augmentation de
leur masse et une diminution de leur immunogénécité ce qui représente un double
avantage en termes de lutte contre la pénurie d’organes et de diminution des effets
secondaires de l’immunosuppression [16].
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OBSTACLES FUTURS
Pour parvenir à un succès total à grande échelle, les obstacles suivants, techniques et scientifiques devront être surmontés : 1) la préparation d’un nombre suffisant d’îlots pour répondre à la demande métabolique des patients diabétiques de
type 1 ; 2) l’utilisation de protocoles d’induction de tolérance et 3) la mise au point
d’examens permettant le monitoring immunologique chez les receveurs.
La première condition, c’est-à-dire la préparation d’un nombre suffisant d’îlots
pour répondre à la demande métabolique des patients diabétiques de type 1, a été,
au moins en partie, remplie par plusieurs équipes mais un suivi plus long est indispensable pour déterminer si la masse d’îlots implantés sera suffisante au maintien
d’un contrôle glycémique adéquate à long terme. Plusieurs groupes ont à l’heure
actuelle des patients qui sont insulino-indépendants depuis plus de 2 ans. Un des
inconvenients majeurs de la plupart des protocoles d’isolement d’îlots utilisés en
clinique est l’absence de connaissance de la composition exacte du greffon. Une
meilleure connaissance de celle-ci serait une étape cruciale pour commencer à
trouver des solutions à la pénurie d’organes. En effet, il existe des données intéressantes concernant le développement de nouvelles cellules bêta à partir de précurseurs présents dans la partie la moins « pure » de la préparation d’îlots [17].
Bonner-Weir et coll. ont ainsi démontré le potentiel de génération de cellules bêta
in vitro. La description de la composition exacte des isolements d’îlots pourrait
révéler la présence de tels précurseurs et la possibilité pour le greffon de croître
in vivo.
Un autre champ d’investigation est l’utilisation d’îlots de donneurs xénogéniques. La xénotransplantation d’organes non vascularisés comme les îlots sera probablement la première application humaine de cette méthode. Bien que des progrès
significatifs aient été réalisés, tant dans la manipulation des tissus des donneurs
(les porcs transgéniques par exemple) que dans la mise au point de protocoles
d’immunosuppression permettant la survie prolongée de xénogreffes chez
l’animal, l’application à l’homme paraît peu probable dans un futur proche [18].
Ainsi, à chaque étape, de nouvelles difficultés surviennent comme la transmission
potentielle de nouveaux virus ou la susceptibilité accrue des îlots xénogéniques à
la non-fonction primaire [19, 20]. Après l’enthousiasme initial pour les îlots
xénogéniques, de nouvelles sources sont actuellement à l’étude. L’approche la plus
prometteuse est, à l’heure actuelle, la génération de cellules bêta à partir de précurseurs [21]. La description citée plus haut est déjà une étape dans cette direction
mais le potentiel le plus important réside dans la génération de cellules bêta à partir
de cellules souches immatures. La recherche sur les cellules souches est pleine de
promesses avec la perspective de disposer de cellules bêta en grande quantité et
parfaitement histocompatibles dans la mesure où la moelle osseuse de chaque individu pourrait être un réservoir. Jusqu’à ce jour cependant, de nombreuses cellules
ont été générées à partir de cellules souches, cellules cutanées, hépatiques ou endothéliales mais aucun cas de cellules bêta fonctionnelles. En effet, la génération et
la différenciation des cellules bêta est soumise à une régulation précise dans
laquelle les circuits Delta/Notch semblent jouer un rôle déterminant [22].
Les seconde et troisième conditions, l’induction de tolérance et le monitoring
immunologique du receveur, sont probablement les plus grands défis auxquels sont
confrontés les chercheurs. L’induction de tolérance est devenue un objectif atteint
en transplantation expérimentale d’îlots allogéniques chez des receveurs présentant
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un diabète chimique [23]. Toutefois, quand ces îlots sont transplantés chez des rats
de souche BB ou des souris NOD, le succès devient rare et on ne dispose que de
quelques exemples d’induction de tolérance. Dans le diabète auto-immun de type 1,
il y a effectivement un risque de récidive de la maladie auto-immune sur le greffon
en plus du risque de rejet. Prévenir la récidive auto-immune implique le bloquage
de la mémoire immune dans une réponse immune déjà installée ce qui est plus
difficile que d’obtenir le même blocage à l’occasion d’une réaction immune de
novo. Dans les modèles animaux, une stratégie de prévention de la récidive du
diabète auto-immun après greffe d’îlots consiste à injecter des anticorps antilymphocyte T tels que les anticorps anti-CD3 ou l’ATG [24, 25]. Dans un protocole
de transplantation d’îlots chez l’homme conduit par le groupe de Pipeleers [14] où
des îlots étaient injectés à des patients diabétiques de type 1 déjà sous immunosuppression pour une transplantation rénale, il a été remarqué que l’utilisation
d’ATG au début de la transplantation rénale prédisposait à une plus longue survie
d’îlots greffés, qui l’étaient pourtant longtemps après la transplantation rénale et
à partir de donneurs différents du donneur de rein. Ainsi, cinq des cinq patients
qui avaient reçu de l’ATG au moment de la transplantation rénale ont bénéficié
d’une survie prolongée de leur greffe d’îlots. Cette hypothèse est actuellement testée
chez des patients diabétiques de type 1 sans transplantation rénale antérieure [26].
Le rôle immunomodulateur voire tolérogène potentiel des anticorps anti-CD3 a été
d’ailleurs souligné chez des patients diabétiques de type 1 de diagnostic récent
[27]. Herold et coll. ont démontré une conservation des taux de peptide-C chez
des enfants diabétiques de type 1 traités par des anticorps anti-CD3 au moment du
diagnostic [27]. Une des faiblesses de cette étude était cependant l’absence de
groupe témoin. À l’heure actuelle, une étude comparable mais avec un groupe
témoin, est conduite en Belgique et en Allemagne, au cours de laquelle les taux
de peptide-C sont évalués chez des patients diabétiques de type 1 traités par des
anticorps anti-CD3.
La troisième condition, le monitoring immunologique du receveur, ne sera remplie que lorsque des tests fiables mesurant l’activation lymphocytaire T seront
disponibles. Des progrès récents ont été réalisés dans ce domaine. Dans l’étude
sus-citée [14], une corrélation significative avait pu être établie entre la survie du
greffon et différents paramètres immunologiques [28]. L’étude de la réactivité des
lymphocytes des patients, selon la technique décrite par Roep et coll. à différents
temps avant et après la greffe d’îlots, a permis de dégager une corrélation a posteriori entre l’évolution clinique et certains marqueurs d’auto- et d’allo-immunité.
L’analyse de la fréquence des précurseurs des lymphocytes T cytotoxiques et des
capacités de prolifération des lymphocytes T en réponse à un panel d’antigènes
différents (allo-, auto- et antigènes non relevants) a montré que les patients avec
une longue survie de la greffe de cellules bêta ne possédaient pas une allo- et une
auto-immunoréactivité comme celles observées chez les receveurs ayant rapidement perdu leur greffon. Un monitoring immunologique plus affiné permettrait de
mieux comprendre la séquence des événements immunologiques et donc peut-être
de diminuer de façon adaptée l’immunosuppression. De nouveaux outils comme
les tétramères [29] pourraient en outre aider à détecter la présence de cellules spécifiques d’organes.
En conclusion, il a été parfaitement démontré par le groupe d’Edmonton, que
la greffe d’îlots pancréatiques chez des receveurs diabétiques de type 1 soumis
à une immunosuppression pouvait être un succès. Les limites d’une large application de cette technique pour traiter tous les patients diabétiques de type 1 sont
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la disponibilité insuffisante de greffons et la nécessité d’une immunosuppression
chronique qui prédispose les patients aux infections et aux cancers. Les efforts
de recherche doivent se concentrer sur les sources alternatives de cellules bêta
et la mise au point de régimes d’immunosuppression conduisant à l’induction
de tolérance.
Remerciements
Les auteurs remercient Christophe Legendre qui a assuré la traduction de ce
manuscrit.
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