Foie auxiliaire par transplantation d'hépatocytes

ARTICLE

La transplantation hépatique orthotopique (THO) chez l'homme est une forme établie de thérapeutique pour de nombreuses hépatopathies aiguës ou chroniques arrivées à un stade terminal. La THO est associée à une mortalité et une morbidité non négligeables ; elle nécessite des équipes entraînées et est d'un coût élevé. La pénurie actuelle de greffons, qui augmente la durée d'attente, risque à terme d'en pénaliser les résultats. C'est dans cet esprit que certaines équipes ont developpé la technique du foie partagé (split-liver) ou du donneur vivant.
La transplantation d'hépatocytes isolés (THI), encore expérimentale, pourrait être une alternative à la transplantation : (de foie entier (a) en cas d'hépatite fulminante où il faut obtenir un greffon très rapidement ; la THI pourrait permettre d'attendre un donneur ou la régénération du foie natif, (b) pour pallier un déficit enzymatique hépatique congénital où le foie est histologiquement normal, (c) pour corriger certains troubles métaboliques associés à l'encéphalopathie chronique. Avant de pouvoir envisager la THI chez l'homme, plusieurs questions doivent être résolues.

Où doit-on transplanter les hépatocytes ?

De multiples sites d'implantation ont été utilisés : la rate [1], le pancréas [2], le péritoine [3], le foie [4], le poumon [5]. Le péritoine est le site d'implantation qui semble le plus adapté. La technique d'implantation est simple et atraumatique. Le péritoine permet d'accueillir, par son volume, un grand nombre de cellules. L'explantation des hépatocytes transplantés est possible et la THI peut enfin être répétée (figure 1).

Pour quelles indications ?

Correction d'un déficit métabolique. Les modèles utilisés sont le rat gunn [6] déficitaire en uridine diphophate glucuronyltransférase, ou le rat Nar analbuminémique.
Correction d'une insuffisance hépatique aiguë. La THI corrige l'insuffisance hépatique aiguë d'origine chimique induite par la D-galactosamine [7], ou chirurgicale après hépatectomie d'au moins 90Ê% [8].
Correction d'une insuffisance hépatique chronique. Il a été montré que chez des rats présentant une encéphalopathie hépatique chronique induite par une anastomose porto-cave terminolatérale, les perturbations comportementales étaient corrigées par la transplantation d'hépatocytes syngéniques dans la rate [9].

Comment prévenir le rejet ?

Expérimentalement, des hépatocytes transplantés dans la rate et le péritoine ont pu corriger une insuffisance hépatique aiguë ou des troubles métaboliques. Les résultats ont été obtenus dans des combinaisons syngéniques qui ont permis de valider le concept de transplantation d'hépatocytes mais en contournant le rejet immunitaire. Les hépatocytes allogéniques et xénogéniques sont constamment rejetés, alors que c'est la transplantation d'hépatocytes allo- et surtout xénogéniques qui pourrait avoir le plus d'applications cliniques.
Pour lutter contre le rejet, des traitements immunosuppresseurs [10] ou l'irradiation des hépatocytes par les ultraviolets ont été utilisés [1, 11]. Ce type de traitement déprécie le concept de THI qui est d'induire le moins de morbidité possible. La lutte contre le rejet immunitaire s'est orientée vers l'immunoprotection des hépatocytes transplantés.
Il existe deux techniques d'immunoprotection.
La THI sur microporteurs. Les microporteurs sont des particules de Dextran recouvertes de collagène. Ils offrent une surface d'attache aux hépatocytes et bloqueraient le système réticuloendothélial. L'utilisation de microporteurs a permis à Demetriou et al. d'obtenir une suppléance hépatique jusqu'à 6 jours chez des rats analbuminémiques et chez des rats gunn ayant reçu des hépatocytes allogéniques [12].
L'encapsulation. Le principe est de protéger les hépatocytes de l'attaque immunitaire de l'hôte en les encapsulant dans une membrane semi-perméable qui soit perméable aux produits du métabolisme hépatocytaire, mais bloque le passage des cellules immunitaires, des IgM et du complément. Cette membrane doit également être biocompatible pour le receveur. Les premières membranes utilisées étaient formées avec des sels d'alginate [13] qui entraînaient à terme une fibrose péricapsulaire [14]. Afin de diminuer cette réaction inflammatoire les capsules ont été recouvertes de groupes aminés [15] ou d'amonium quaternaire [16]. D'autres membranes à teneur hydrique très élevée (hydrogel) ont été obtenues à partir d'un copolymère utilisé en clinique comme membrane d'hémodialyse [17] (figure 2). La biocompatibilité de cet hydrogel est excellente et des hépatocytes allogéniques ont survécu 3 mois dans ce type de biomatériau en produisant de l'albumine en l'absence de tout traitement immunosuppresseur [18].
La thérapie génique est l'autre approche de la THI. Le principe est de traiter certaines maladies en introduisant un gène étranger sain dans un organe récepteur malade. L'incorporation du gène peut se faire par injection de l'ADN directement dans le foie ou par voie intraportale. Le transfert de l'information génétique peut se faire par des rétrovirus [19].
La transfection des hépatocytes peut se faire ex vivo après hépatectomie partielle, mise en culture, infection par le rétrovirus, puis réimplantation des cellules dans le système porte. Les hépatocytes génétiquement modifiés peuvent représenter après réimplantation 2 % de la masse hépatocytaire [20] et leur expression rester stable pendant un an.
Ainsi, la THI, encore expérimentale, pourrait devenir une alternative à la transplantation de foie entier dans certaines indications. Elle pourrait également être un traitement transitoire en attente d'un greffon en cas d'hépatite fulminante ou de retransplantation.

REFERENCES

1. Coburn C, Makowka L, Falk J, Falk R. Allogenic intrasplenic transplantation in the gunn rat using cyclosporing immunosuppression. Transplant Proc 1987 ; 19 : 187-96.

2. Bosman DK, De Haan JG, Smit J, Jorning GG, Maas MA, Chalumeau R. Metabolic activity of microcarrier attached liver cells after intraperitoneal transplantation during severe liver insufficiency in the rat. J Hepatol 1989 ; 9 : 49-58.

3. Muraca M, Blanckaert N. Liquid chromatographic assay and identification of mono and diester conjugates of bilirubin in normal serum. Clin Chem 1983 ; 29 : 1767-71.
4. Rozga J, Podesta L, Lepage E, Morsiani E, Moscioni AD, Hoffman A, et al. A bioartificial liver to treat severe acute liver failure. Ann Surg 1994 ; 219 : 538-46.

5. Dixit V, Arthur M, Gitnick G. A morphological and functional evaluation of transplanted isolated encapsulated hepatocytes following long-term transplantation in Gunn rats. Biomat. Artif. Cells Art Org 1993 ; 21 : 119-33.

6. Darby H, Gupta S, Johnstone R, Selden AC, Hodgson HJF. Observations on rat spleen reticulum during the development of syngeneic hepatocellular implants. Br J Exp Pathol 1986 ; 67 : 329-39.

7. Sommer BG, Sutherland DE, Matas AJ, Simmons RL, Najarian JS. Hepatocellular transplantation for treatment of D-galactosamine-induced acute liver failure. Transplant Proc 1979 : 578-84.

8. Demetriou AA, Reisner A, Sanchez J, Levenson SM, Moscioni AD, Chowdhury JR. Transplantation of microcarrier-attached hepatocytes into 90 % partially hepatectomized rats. Hepatology 1988 ; 8 : 1006-9.

9. Ribeiro J, Nordlinger B, Ballet F, Cynober L, Coudray-Lucas L, Baudrimont M, et al. Intrasplenic hepatocellular transplantation corrects hepatic encephalopathy in porto-cavalshunted rats. Hepatology 1992 ; 15 : 12-8.

10. Morsiani E, Fogli L, Gorini P, Ricci D, Mazzoni M. Preparation and allotransplantation of isolated hepatocytes in hepatectomized rats. Ital J Surg Sci 1985 ; 15 : 23-9.

11. Patel A, Hardy M, Chowdhury NR. Long term correction of genetic defect of liver rat by transplantation of liver celles after ultraviolet irradiation. Mol Biol Med 1989 ; 6 : 187-96.

12. Demetriou AA, Levenson SM, Novikoff PM, Novikoff AB, Chowdhury NR, Whiting J, et al. Survival, organization, and function of microcarrier-attached hepatocytes transplanted in rats. Proc Natl Acad Sci USA 1986 ; 83 : 7475-79.

13. Chang TMS. Semi permeable microcapsules. Science 1964 ; 146 : 524-5.

14. Son-Shiong P, Otterlie M, Skjal-Braek G, Smidsrod O, Heintz R, Lanza R, et al. An immunologic basis for the fibrotic reaction to implanted microcapsules. Transplant Proc 1991 : 758-9.

15. Cai Z, Shi Z, O'Shea GM, Sun AM. Microencapsulated hepatocytes for bioartificial liver support. Artif Org 1988 ; 12 : 388-93.

16. Lamberti F, Sefton M. Microencapsulation of erythrocytes in eudragit-RL-coated calcium alginate. Biochim Biophys Acta 1983 ; 759 : 81-91.

17. Honiger J, Balladur P, Mariani P, Calmus Y, Delelo R, Vaubourdolle M, et al. Permeability and biocompatibility of a new hydrogel used for encapsulation of hepatocytes. Biomaterials 1995 (sous presse)

18. Balladur P, Crema E, Honiger J, Calmus Y, Baudrimont M, Delelo R, et al. Transplantation of allogenic hepatocytes without immunosuppression : long term survival. Surgery 1995 (sous presse).

19. Ferry N, Duplessis O, Houssin D, Danos O, Heard J. Retroviral mediated gene transfer into hepatocytes in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 1991 ; 88 : 8377-81.

20. Kay MA, Baley P, Rothenberg S, Leland F, Fleming L, Ponder KP. Expression of human alpha 1-antitrypsine in dogs after autologous transplantation of retroviral transduced hepatocytes. Proc Natl Acad Sci USA 1992 ; 89 : 89-93.