Un dispositif de la taille d'une canette de soda pourrait aider à gagner du temps pour les personnes qui ont besoin d'une transplantation pulmonaire.
Les personnes qui ont besoin d'une transplantation pulmonaire ne peuvent qu'attendre et espérer qu'un organe de donneur se matérialise à temps. Mais trop souvent, le temps vient à manquer.
Face à la grave pénurie d'organes de donneurs que connaissent les États-Unis, les chercheurs se sont lancés dans une course au développement d'organes artificiels qui serviraient de "pont" vers la transplantation. L'un de ces dispositifs est le BioLung, qui pourrait bientôt être testé sur des personnes.
Robert Bartlett, MD, chirurgien au centre médical de l'université du Michigan, dirige les recherches sur le BioLung, et Michigan Critical Care Consultants (MC3), une entreprise d'Ann Arbor, Michigan, fabrique le dispositif. M. Bartlett est bien connu dans ce domaine : On lui attribue l'invention de la génération actuelle de machines de respiration artificielle.
Pendant huit ans, l'équipe d'Ann Arbor, avec le soutien de scientifiques d'autres universités, a essayé d'inventer un dispositif capable de faire ce que les machines actuelles ne peuvent pas faire : fournir 100 % des besoins en oxygène d'un patient en utilisant la propre puissance de pompage du cœur. "Il a fallu ces huit années d'itérations pour répondre à ces exigences de conception", explique Scott Merz, président de MC3.
Le système désormais utilisé dans les hôpitaux est connu sous le nom d'ECMO, ou oxygénation par membrane extracorporelle. Les machines ECMO prennent en charge les fonctions des poumons et du cœur, pompant le sang et échangeant le dioxyde de carbone contre de l'oxygène à l'extérieur du corps. Selon le Dr Bartlett, l'ECMO fonctionne bien pour les patients qui ont souffert d'une insuffisance respiratoire due à une infection, comme une pneumonie, ou à un traumatisme, comme l'inhalation de fumée. Ils ne doivent rester que brièvement sous la machine, jusqu'à ce que leurs poumons soient suffisamment guéris pour commencer à respirer normalement.
Problèmes à long terme
Si l'ECMO permet de sauver des vies à court terme, elle n'est pas bonne à long terme. De nombreuses personnes dont les poumons sont en si mauvais état qu'elles ont besoin d'une greffe -- comme les personnes souffrant d'emphysème sévère, de mucoviscidose et de fibrose pulmonaire -- ne survivent pas sous ECMO assez longtemps pour qu'on puisse leur trouver un organe de donneur.
Pour que le sang circule dans la machine sans coaguler, les patients reçoivent un anticoagulant. L'anticoagulant peut provoquer des saignements. Si des caillots sanguins se forment, ils peuvent endommager le cerveau et d'autres organes vitaux. De plus, Merz affirme que les pompes mécaniques utilisées dans l'ECMO endommagent les globules rouges -- les cellules qui transportent l'oxygène.
Le BioLung, en revanche, n'utilise pas de pompe mécanique, et le sang ne quitte jamais le corps. Un peu plus grand qu'une canette de soda, il est implanté dans la poitrine. Le cœur du patient pompe le sang dans le dispositif, qui est rempli de fibres creuses en plastique perforées de trous si minuscules que seules les molécules de gaz peuvent les traverser. Lorsque le sang filtre à travers les fibres, le dioxyde de carbone s'échappe par les trous et est remplacé par l'oxygène de l'air ambiant. Le sang peut ensuite retourner directement au cœur pour être pompé vers le reste du corps, ou bien il peut d'abord faire un tour dans les poumons du patient.
Il y a des avantages et des inconvénients dans les deux cas : Diriger le sang à travers les poumons peut aider à filtrer les caillots sanguins, car les poumons ont une capacité naturelle à le faire. De même, l'apport d'oxygène frais au tissu pulmonaire peut contribuer à sa guérison. Mais cela impose une charge plus lourde au cœur, ce qui augmente le risque d'insuffisance cardiaque. En envoyant le sang directement au cœur, il est possible que le poumon artificiel et les poumons naturels partagent la respiration. Mais cela pourrait laisser des caillots pénétrer dans la circulation sanguine.
Le BioLung n'est pas destiné à remplacer à vie des poumons malades. Au mieux, les chercheurs espèrent gagner du temps pour les personnes en attente d'une transplantation et leur permettre de mener une vie relativement normale pendant qu'elles attendent, plutôt que d'être attachées à une lourde unité de maintien en vie.
Essais cliniques
Après près d'une décennie à la planche à dessin, " nous envisageons ce que nous considérons comme des modifications finales de la conception ", déclare Merz. Les essais cliniques pourraient débuter d'ici un à deux ans. Les National Institutes of Health ont récemment accordé à Bartlett 4,8 millions de dollars pour poursuivre les recherches.
Les premières études sur les animaux ont été prometteuses. Dans la dernière étude, Joseph Zwischenberger, MD, chercheur à l'Université du Texas, a essayé le BioLung sur des moutons dont les poumons avaient été gravement brûlés par l'inhalation de fumée. Six des huit moutons équipés du BioLung ont survécu cinq jours, alors qu'un seul des six moutons équipés d'une machine respiratoire externe a survécu aussi longtemps.
Pendant ce temps, Bartlett a tâté le terrain en vue de futurs essais sur l'homme. "Ce que nous voulions, c'était voir ce que les centres de transplantation pensaient", dit-il. Il leur a donc envoyé un sondage.
Trente et un centres de transplantation ont répondu à l'enquête - et ces centres étaient responsables de 72 % de toutes les transplantations pulmonaires aux États-Unis en 1999. La plupart ont dit qu'ils aimeraient que le BioLung soit étudié sur moins de 25 animaux pendant 30 jours avant de commencer à tester le dispositif sur des humains. La quasi-totalité d'entre eux ont déclaré qu'ils soutiendraient et participeraient à un essai clinique.
"La FDA aurait le dernier mot", déclare Bartlett. "Ce n'est qu'un début".
Une étude d'un mois sur deux douzaines d'animaux peut sembler hâtive, mais la situation est catastrophique. L'année dernière, 1 054 personnes ont reçu une greffe de poumon, mais 477 sont mortes sur la liste d'attente. En août de cette année, 3 797 personnes attendaient toujours d'être jumelées à un donneur.
La plupart des centres de transplantation qui ont répondu à l'enquête de Bartlett ont déclaré que le dispositif devrait d'abord être testé sur des personnes atteintes de fibrose pulmonaire idiopathique (ce qui signifie "de cause inconnue"). Parmi les plus malades de ces patients, peu survivent plus de trois mois.
