Un traitement contre le cancer peut sauver une vie mais peut aussi rendre stérile. L’UCL a été pionnère dans le domaine de la restauration de la fertilité en congelant du tissu ovarien de femmes avant leur traitement contre un cancer. Ce tissu est réimplanté une fois le traitement terminé. Cette procédure a permis la naissance d’enfants mais pour certains cancer elle n’est pas sans danger: le tissu réimplanté peut cacher des cellules cancéreuses. Et si on pouvait construire et transplanter un tout nouvel ovaire? C’est la piste que suivent Christiani Amorim et son équipe de l’Institut de Recherche Clinique et Expérimentale (IREC).
La chimio- et radiothérapie détruisent les cellules cancéreuses mais détruisent également les ovules. Cette toxicité gonadique a pour conséquence une ménopause précoce et une insuffisance ovarienne. Cryogéniser le tissu ovarien de la patiente avant le traitement et le réimplanter ensuite a mené à la naissance de 80 enfants, dont le premier en 2004 aux Cliniques Universitaires Saint-Luc de l’UCL. Mais dans le cas de certains cancers, le tissus ovarien réimplanté peut abriter des cellules malignes et causer ainsi un rechute. Depuis 2008, Christiani Amorim et son équipe de l’IRES se sont concentres sur une alternative: créer un ovaire artificiel.
Des follicules capricieux
Tout commence au niveau du follicule. Le follicule ovarien est un amas de cellules somatiques autour d’un oeuf immature appelé ovocyte. Le boulot des cellules somatiques est de servir de support à cet oeuf lors de sa croissance. A ce stade précoce du développement de l’ovocyte, les follicules sont primordiaux.
“L’ovaire de mammifère produit des millions de follicules primaires”, explique la Professeure Christiani Amorim. “Mais la plupart d’entre eux meurent et seulement certains génèrent des ovules qui quittent l’ovaire afin d’être fertilisés”, explique Christiani Amorim. “La question est: comment parvenir à faire survivre des follicules humains dans un ovaire artificiel et les faire grandir suffisamment pour qu’ils soient capables de libérer un oeuf mature? Nous avons commencé par isoler des follicules primaires et des cellules ovariennes à partir d’un ovaire. Nous les avons greffés ensemble et nous avons tenté de construire une matrice autour”.
Une matrice est la matière dans laquelle les cellules sont intégrées de sorte qu’elles restent ensemble. Trouver la bonne matière pour construire une matrice pour les follicules n’était pas choses aisée car les follicules sont capricieux. D’abord, le follicule a besoin d’une matrice rigide. “Le follicule humain a besoin de garder une structure tridimensionnelle. Si ce n’est pas la cas, il meurt”. Mais en plus, la matrice ne peut pas être trop rigide. “Le follicule primaire croît rapidement: de 30 microns à son stade primaire jusqu’à 8 millimètres lorsqu’il est prêt à produire un ovule. Donc la matrice doit être assez rigide pour maintenir la structure du follicule mais suffisamment molle et dégradable pour accompagner la croissance du follicule. Un ovaire est constitué de tissu mou mais pas trop mou. On pourrait utiliser du matériel synthétique mais mon sentiment est que quelque chose de naturel sera plus adéquat pour le follicule”.
Lier grâce à une protéine de coagulation
D’autres équipes de recherche ont essayé divers matériaux, tel que le collagène, l’alginate et des matériaux de bioingénierie. L’équipe de l’UCL a également tenté le coup avec l’alginate mais a pu constater que son taux de dégradation était insuffisant. C’est pourquoi ils ont opté pour la fibrine. “C’est un polymère naturel que notre corps produit”. Donc l’idée est d’encapsuler les follicules primaires et les cellules ovariennes dans une matrice faite de la même protéine fibreuse qui permet au sang de coaguler. “Nous utilisons un kit de fibrine commercialisé avec lequel nous pouvons jouer sur les concentrations en fibrinogène et en thrombine afin de rendre la matrice plus ou moins molle et de régler son taux de dégradation. Au final, la matrice de fibrine qui contient les follicules et les cellules ovariennes ressemble à un minuscule caillot blanc. C’est ce prototype d’ovaire artificiel que nous implantons”.
Ce n’est pas conçu pour durer. La matrice de fibrine est comme une peau destinée à muer. C’est pourquoi le fait de pouvoir “jouer sur la dégradation” de cette matrice est important. Une fois transplantée, cette matrice doit subsister suffisamment longtemps pour laisser le temps au follicule de croître et finalement être remplacée à partir de l’intérieur par une toute nouvelle matrice appelée matrice extracellulaire. “Ainsi après l’implantation, le petit caillot blanc se dégrade et est remplacé par ce nouveau tissu qui se forme à partir des cellules ovariennes. Nous ne savons pas encore quel est le taux optimal de dégradation de la matrice de fibrine, mais cela semble être minimum deux semaines. En effet les cellules ovariennes greffées avec les follicules ont besoin de ce laps de temps pour proliférer et synthétiser la matrice extracellulaire qui est la matrice naturellement présente dans le tissu ovarien”. En d’autres mots, l’ovaire artificiel composé de la matrice de fibrine et des cellules ovariennes, une fois transplanté, donne naissance à un “vrai” ovaire grâce à la prolifération de ces cellules.
Encore quelques années
“Au cours de cette dernière année, nous avons commence à implanter notre matrice de fibrine contenant des follicules humains chez des souris, afin de voir comment ces follicules survivent et grandissent”. Dans un article récemment publié dans Reproductive Biomedicine Online, Christiani Amorim et son équipe présentent leurs résultats: 22% des follicules ont survécu une semaine et certains ont commence à croître. “Cela peu paraître peu mais lorsque nous avons démarré l’implantation de tissu ovarien chez des souris, nous avions un taux de survie de 27%. Donc nous ne sommes pas loin de ces résultats avec notre ovaire artificiel”.
Pour le follicules qui n’ont pas survécu, l’hypothèse de l’équipe de Christiani Amorim est qu’ils ont peut-être perdu leur structure tridimensionnelle en raison d’une matrice trop molle. Ils ont maintenant l’intention d’approfondir leurs recherches sur la matrice de fibrine. “Nous allons la rendre plus rigide et répéter l’expérience en visant une survie de six mois. C’est le temps nécessaire pour qu’il soit prêt à ovuler. Si tout va bien dans ce délai, nous tenterons l’expérience avec un autre animal, tel que le mouton ou un primate, en imitant la situation d’un patient. C’est-à-dire que nous retirerons son ovaire, isolerons les follicules et cellules ovariens, encapsulerons le tout dans la matrice et implanterons notre matrice pour voir si la fertilité de l’animal est restaurée. Ce sera une phase pré-clinique avant d’entamer les essais avec des humains. Nous construisons doucement une liste de patients intéressés à participer. Pour certains nous avons des tissus congelés dans notre banque de tissus mais ce n’est pas encore d’actualité pour le moment, nous avons encore besoin de quelques années”.
Cette technique pourrait-elle être un espoir pour des femmes stériles, en dehors du contexte d’un cancer? “C’est quelque chose que nous pourrons considérer si nos résultats avec l’ovaire artificiel sont meilleurs que ceux obtenus avec la transplantation de tissu ovarien. Dans ce cas, l’ovaire artificiel pourrait remplacer ce type de transplantation pour des femmes atteintes de maladies bénignes ou autoimmunes”.
Lee Gilette
Coup d'oeil sur la bio de Christiani Amorim
Professeure Christiani Amorim a obtenu son doctorat à l’Université fédérale du Brésil à Santa Maria. Une fois sa thèse défendue, elle a rejoint l’Université de Florence en Italie pour y travailler avant de devenir Professeur Associé à l’Université de Brasilia (Brésil). Actuellement, elle est Professeure à l’Université catholique de Louvain. Ces dernières années, Christiani Amorim s’est concentrée sur le développement d’un ovaire artificiel transplantable afin de restaurer la fertilité des patients atteints d’un cancer. Ses recherches pionnières ont aidé à lancer le domaine de l’ingénierie de tissu ovarien et elle a activement mené la première équipe de recherche dédiée à l’ingénierie de tissu reproductif. Professeure Amorim est aussi éditeur associé du journal Human Reproduction and Annals of Biomedical Engineering.