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Greffe neuronale dans le traitement de la maladie de parkinson
© Masson, Paris, 2004
Neurochirurgie, 2004, 50, n° 6, 619-623
Mise au point
GREFFE NEURONALE DANS LE TRAITEMENT DE LA MALADIE DE PARKINSON Mise au point et perspectives d’avenir J.-P. NGUYEN Service de Neurochirurgie, CHU Henri-Mondor, 94010 Créteil Cedex.
SUMMARY: Neural transplantation for the treatment of Parkinson’s disease. Update and future
Key-words: neural graft, Parkinson’s disease, striatum, dyskinesia.
RÉSUMÉ Le traitement de certaines affections neurodégénératives par greffe intracérébrale de neurones est une approche thérapeutique relativement récente. Les premiers essais cliniques ont concerné le traitement de la maladie de Parkinson. Le but était de restaurer la transmission dopaminergique au sein du striatum de façon suffisamment efficace et durable pour que les patients puissent bénéficier d’une amélioration fonctionnellement utile. La première transplantation de neurones embryonnaires dopaminergiques date du début des années 90. Depuis, plusieurs études ouvertes ont démontré l’efficacité de cette procédure thérapeutique. Cependant, ces études portaient sur un petit nombre de patients, sélectionnés sur des critères variant d’un groupe à l’autre et aucune étude ne comportait de groupe témoin. Récemment, deux études contrôlées, comportant un groupe de patients opérés mais non greffés, ont été mises au point aux États-Unis. Dans l’ensemble, les conclusions de ces deux études ont été plutôt négatives, ne permettant pas de recommander la neurotransplantation dans le traitement de la maladie de Parkinson. Cependant, de nombreuses leçons peuvent être tirées de toutes ces études cliniques, et il y a un réel espoir qu’en optimisant la technique (nombres de neurones à greffer, sites d’implantation, adjonction de facteurs trophiques…), cette procédure puisse à nouveau se développer.
De nombreux travaux expérimentaux ainsi que plusieurs études cliniques ont montré que des neurones embryonnaires dopaminergiques greffés au sein du striatum de sujets parkinsoniens pouvaient se développer et induire une amélioration clinique. Les premières études cliniques ont cependant montré que l’amélioration clinique pou-
vait varier d’un sujet à l’autre, suggérant que des améliorations, notamment techniques, restaient à développer avant que cette procédure sorte du domaine expérimental. Des études cliniques récentes, en rapportant un nombre non négligeable de complications spécifiques à la greffe, ont remis en question le principe de cette procédure. Dans
J.-P. NGUYEN (Neurochirurgie, 2004, 50, 619-623) Cell transplantation to replace lost neurons is a recent approach to the treatment of progressive neurodegenerative diseases. Replacement of dopaminergic neurons in patients with Parkinson’s disease (PD) was the first transplantation therapy to be tested in the clinical setting. In PD, cell replacement strategy has been based on the idea that neural graft-induced restoration of dopamine neurotransmission in the striatum could lead to substantial and long-lasting functional recovery. Since transplantation of embryonic dopaminergic cells was first reported in the early 1990s, several open-label clinical trials have confirmed the benefits of transplantation. But, the validity of these studies has been uncertain because of small patient numbers, variable inclusion criteria, and the absence of control groups. Two controlled trials have been recently designed and performed. Their designs incorporated a “shamoperated” versus a transplant group. The conclusions drawn by both teams are that fetal mesencephalic allograft can not, at present, be recommended as a treatment for severe PD. However, several lessons can be learnt and the efficacy can be improved employing more neurons and better targets, and/or neurotrophic factors.
Article reçu le 8 juillet 2004. Accepté le 13 septembre 2004. Tirés à part : J.-P. NGUYEN, à l’adresse ci-dessus. e-mail : [email protected]
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J.-P. NGUYEN
Neurochirurgie
cette mise au point, nous voudrions aborder ces différents aspects et tenter de prédire la place de cette procédure thérapeutique dans le futur. ASPECTS FONDAMENTAUX Les premières tentatives de greffes cérébrales remontent à 1890. Il s’agissait de greffer une partie du cortex d’un animal adulte dans le cerveau d’un animal adulte d’une autre espèce [17]. Les échecs successifs d’une telle procédure ont conduit les auteurs à tenter de greffer des portions de cortex embryonnaire. Les résultats de Dunn [5], puis de Legros-Clark [9] ont suggéré que les neurones embryonnaires avaient une bien meilleure chance de se développer au sein de l’hôte que les neurones adultes. Ces mêmes travaux ont montré que la vascularisation du greffon était un élément essentiel à sa survie et que les conditions de revascularisation étaient d’autant meilleures que le greffon était de petite taille. Ainsi, depuis ces travaux, la plupart des études expérimentales ont porté sur la greffe de petites parties de cerveau embryonnaire et ont pu démontrer que leur survie et leur développement étaient possibles au sein d’un cerveau hôte adulte. Dans les années qui ont suivi, les travaux ont été orientés vers la recherche d’applications cliniques. Très rapidement, les auteurs ont pris la maladie de Parkinson comme modèle expérimental de choix. En effet, dans cette maladie, la perte neuronale concerne un groupe particulier de neurones, les neurones dopaminergiques, situés dans un zone limitée du cerveau, le locus niger. Bjorklund [3] a été le premier a démontrer, chez l’animal rendu parkinsonien, des effets cliniques après greffe de neurones dopaminergiques embryonnaires au sein du striatum. ASPECTS TECHNIQUES QUEL
EST LE SITE IDÉAL DE GREFFE
?
À un stade initial, les neurones embryonnaires sont indifférenciés, et ce n’est que secondairement qu’il vont migrer au sein d’une structure dédiée et se différencier pour jouer un rôle fonctionnel programmé. Dans une étape qui va suivre, ces neurones vont envoyer des prolongements vers leur neurones cibles afin d’établir des circuits fonctionnels. Pour les neurones dopaminergiques, la structure dédiée est le locus niger, et les neurones cibles sont les neurones du striatum. Greffer les neurones embryonnaires dopaminergiques au sein du locus niger afin qu’il poussent leurs prolongements vers le striatum faisait courir le risque qu’ils y parviennent difficilement et, de toute
façon, après un laps de temps qui pourrait être très long. Pour cette raison, la plupart des auteurs ont préféré réaliser la greffe directement dans le striatum, le plus près possible des neurones cibles. L’idée étant d’améliorer les troubles moteurs des patients parkinsoniens, la partie sensori-motrice du striatum est apparue comme la meilleure zone à greffer. Cette zone correspond à la partie dorsale et latérale du putamen, les autres zones étant dédiées aux fonction associatives et cognitives de cette structure [15]. QUEL EST LE STADE OPTIMAL POUR PRÉLEVER LES NEURONES EMBRYONNAIRES ? Pour avoir la certitude de prélever des neurones embryonnaires dopaminergiques, il faut attendre que les neurones ait migré vers le locus niger. Chez l’homme, ce stade correspond à un développement embryonnaire de 6 semaines (postconception). Afin d’éviter de traumatiser les neurones embryonnaires lors du prélèvement, il faut prélever ces neurones avant qu’ils aient développé leurs prolongements en raison du risque de dégénérescence rétrograde. Chez l’homme, cela impose que le prélèvement soit effectué avant la 10e semaine. En vue d’une application clinique, la plupart des auteurs ont fixé la date optimale de prélèvement des neurones embryonnaires dopaminergiques entre la 7e et la 9e semaine postconception [12]. QUEL EST LE RISQUE DE RÉACTION IMMUNOLOGIQUE CONDUISANT AU REJET DE LA GREFFE ? Théoriquement, le cerveau est un site immunologiquement privilégié : n’importe quel tissu provenant d’une espèce différente pourrait se développer sans rejet, à condition qu’il n’y ait pas de rupture de la barrière hémato-encéphalique. En pratique, même en utilisant des instruments très fins, cette rupture existe toujours. De plus, l’utilisation de canules de très petit diamètre fait courir le risque d’une compression des greffons conduisant à leur nécrose. Les études expérimentales ont suggéré que, chez l’homme, le meilleur compromis est d’utiliser des canules dont le diamètre interne est de l’ordre de 0,5 mm et de couvrir l’intervention par un traitement immunosuppresseur apparenté à celui utilisé pour les greffes de rein [12]. QUELLE
EST LA QUANTITÉ DE NEURONES EMBRYONNAIRES À GREFFER AU SEIN DU STRIATUM DE L’HÔTE ?
Les expérimentations animales sont peu utilisables pour donner une idée de la quantité optimale de neurones à greffer afin d’obtenir un effet
Vol. 50, n° 6, 2004
TRAITEMENT DE LA MALADIE DE PARKINSON : GREFFE NEURONALE
fonctionnel chez l’homme. C’est donc les études cliniques qui ont permis cette approche fondamentale. Lors des études cliniques ayant permis d’obtenir un résultat clinique indiscutable, la quantité de neurones survivant et se développant au sein du striatum a été estimé à 100 000 par côté [11]. Cette estimation a été effectuée en se basant sur les études par PET-scan permettant d’estimer la sécrétion locale de dopamine [4]. Compte tenu de l’estimation du pourcentage de neurones survivant à la greffe (entre 10 et 20 %) et de la proportion de neurones dopaminergiques contenus dans la greffe, la quantité d’embryons nécessaire pour greffer un striatum a été estimée à 3. Dans l’estimation du nombre de neurones survivants, il faut certainement tenir compte de certains facteurs tels que le délai entre le prélèvement de tissu et la greffe, ou encore le mode de conservation des tissus bien que les études expérimentales n’aient pas mis en évidence de différence significative sur ce plan [8]. COMMENT DÉPOSER LES GREFFONS AU SEIN DU STRIATUM ? Les études expérimentales ont montré que le meilleur pourcentage de survie des neurones greffés était obtenu par l’injection de petites quantités de neurones régulièrement réparties au sein de la structure à greffer [2]. En pratique, il ne faut pas dépasser un volume de 5 μl au niveau de chaque site d’injection, et chaque site d’injection doit être séparé de l’autre d’au moins 1 mm. Pour la réinnervation du striatum sensori-moteur, la répartition de la greffe sur 24 sites (8 sites sur 3 trajectoires, par exemple) paraît suffisante (120 μl). ASPECTS CLINIQUES PREMIÈRES
ÉTUDES
Backlund [1], en 1985, a été le premier à tenter un greffe cérébrale chez un patient parkinsonien. Pour des raisons éthiques, cet auteur n’a pas voulu utiliser de neurones embryonnaires et a préféré greffer des cellules chromafines de la médullo-surrénale ayant la capacité de sécréter des précurseurs de la dopamine au sein du striatum (noyau caudé). Si la faisabilité d’une injection par voie stéréotaxique a été démontrée, le bénéfice fonctionnel n’a été que minime et transitoire. En suivant le même principe, Madrazo [13] a greffé plusieurs patients par voie chirurgicale ouverte (abord intraventriculaire) sans succès durable, et au prix de lourdes complications générales. Le groupe de Lund [10], en greffant des neurones dopaminergiques embryonnaires au sein du striatum, a été le premier à montrer des effets
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cliniques indiscutables, au moins chez un patient qui reste amélioré de façon spectaculaire. DEUXIÈME (ET
DERNIÈRE
?)
ÉTAPE
Expérience du groupe de Créteil [16]. — Le groupe de Créteil s’est engagé, dès 1990, dans la même voie que le groupe de Lund. Depuis, 15 patients ont été opérés dans les mêmes conditions (étude pilote) : injection bilatérale (en deux temps) par voie stéréotaxique de neurones embryonnaires dopaminergiques (tissu préparé à partir de 1 à 3 embryons par côté) au sein du putamen dorso-latéral sous traitement immunosuppresseur prolongé. L’idée de base était de greffer uniquement la partie motrice du putamen (région dorso-latérale) afin d’éviter certaines complications cognitives potentielles liées à des modifications dans les territoires associatifs et limbiques du putamen. Afin de minimiser les réactions immunologiques liées à la présence de structures non neuronales (endothélium des vaisseaux, notamment), il a été initialement préféré de greffer des suspensions de neurones plutôt que des fragments tissulaires. Les résultats ont confirmé ceux de l’équipe de Lund mais ont mis en évidence une certaine variabilité des résultats, même dans des cas ayant reçu une quantité identique de neurones embryonnaires. Expérience du groupe de Denver [6]. — La greffe a été réalisée à partir de 4 embryons par côté sous la forme de fragments tissulaires injectés dans le putamen, le long de 4 trajectoires horizontales. Après le prélèvement, les tissus ont été cultivés et l’implantation a toujours été réalisée de façon retardée, parfois 1 mois après le prélèvement. Aucun patient n’a reçu de traitement immunosuppresseur. Les patients ont été randomisés et séparés en 2 groupes : greffe bilatérale et traitement médical (intervention identique sans greffe). L’évaluation a été réalisée en double aveugle. Il y a eu une amélioration significative sur le plan moteur chez les patients de moins de 60 ans (greffe versus non greffe), alors que les patients plus âgés n’ont été que légèrement améliorés. Il n’y a pas eu de différence dans le groupe non greffé. Chez 15 % des patients améliorés, des dyskinésies sévères ont persisté ou sont apparues, malgré la réduction de la dopa-thérapie (dyskinésies en période OFF). Expérience du groupe de New York [14]. — L’étude a été réalisée selon un protocole analogue à celui utilisé par le groupe de Denver. Un à 4 embryons ont été utilisés pour chaque côté et la greffe a été injectée sous la forme de petits fragments tissulaires le long de trajectoires identiques à celles utilisées dans le groupe de Créteil (trajectoires verticales). L’implantation a été retardée par rapport à la date du prélèvement (entre 1 et
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2 jours). Tous les patients ont reçu un traitement immunosuppresseur, mais celui-ci a été systématiquement arrêté au 6e mois. Bien que les patients greffés à partir de 4 embryons (par côté) aient été améliorés en comparaison avec les patients non greffés ou greffés à partir d’un seul embryon (par côté), la différence ne s’est pas avérée significative. Chez 56 % des patients greffés, des dyskinésies en période OFF sont apparues. ANALYSE DES DONNÉES CLINIQUES ET PERSPECTIVES D’AVENIR Dans l’ensemble, les données des études cliniques ont montré qu’un nombre minimum de neurones embryonnaires dopaminergiques était nécessaire afin d’obtenir un résultat clinique appréciable. Un traitement immunosuppresseur prolongé paraît également indispensable. Les dégradations cliniques secondaires observées dans l’étude de New York coïncident, en effet, avec l’arrêt du traitement immunosuppresseur et de telles observations n’ont pas été observées lorsque ce traitement était prolongé. Il paraît également important de greffer strictement dans la partie dorso-latérale du putamen. Dans la technique de l’équipe de Denver, la greffe intéresse également la partie ventrale et médiane du putamen, ce qui pourrait jouer un rôle dans l’apparition de dyskinésies en période OFF. Les résultats de l’équipe de Denver suggèrent qu’il faut réserver la greffe aux sujets jeunes (moins de 60 ans). Il est tentant de penser que la concentration locale de facteurs trophiques, a priori plus importante chez les sujets jeunes, puisse jouer un rôle dans la survie des neurones greffés. Dans le même ordre d’idée, certains auteurs [8] ont proposé d’adjoindre un facteur trophique (GDNF) à la greffe. La technique de préparation de la greffe doit certainement être importante. Si la suspension cellulaire injectée presque immédiatement après sa préparation est théoriquement la meilleure technique, il faut admettre qu’elle occasionne un certain nombre d’inconvénients. On ne sait pas si l’adjonction de trypsine et de Dnase (nécessaire à l’obtention d’une suspension cellulaire) sont nuisibles à la survie de la greffe. D’un autre côté, la difficulté d’obtenir simultanément un nombre suffisant de fœtus « exploitables » a amené certaines équipes à développer des méthodes de conservation des tissus et à différer la greffe de plusieurs jours par rapport à la date du prélèvement [8]. On peut penser que ce délai est préjudiciable à la survie des neurones et peut expliquer un résultat clinique relativement décevant. Le principal problème observé dans les séries récentes est l’apparition de dyskinésies invalidantes survenant en période OFF. Dans une première
Neurochirurgie
analyse, il a été suggéré qu’une greffe trop importante de neurones dopaminergiques pouvait être à l’origine de ce phénomène. La survenue de telles dyskinésies chez des patients non améliorés par la greffe est venue contredire cette hypothèse. Il est vraisemblable qu’une ré-innervation irrégulière du striatum, une greffe placée dans la région ventrale du striatum, un délai trop long entre le prélèvement de tissu et la greffe ou la greffe de neurones non-dopaminergiques puissent jouer un rôle dans la genèse de cette complication [7]. Dans cette optique, une répartition plus régulière des greffons et une meilleure « purification » de la greffe seraient souhaitables. De même, l’implantation de la greffe presque immédiatement après le prélèvement de tissu (délai de quelques heures) pourrait jouer un rôle dans la prévention de cette complication. Les résultats cliniques décevants obtenus chez certains patients greffés pourraient s’expliquer en partie par une mauvaise sélection des candidats. Dans un certain nombre de cas, la dopa-sensibilité des symptômes étaient seulement de l’ordre de 30 % [16], ce qui est indiscutablement trop faible si on se réfère aux critères exigés actuellement pour la stimulation du noyau sous-thalamique (dopa-sensibilité d’au moins 50 %). On comprend alors que, même en cas de ré-innervation complète du striatum, l’amélioration des symptômes soit limitée. Il est essentiel que dans les futures études cliniques les critères de sélection clinique soient plus stricts. Dans l’avenir, il est probable que l’utilisation des cellules souches puisse amener de bien meilleurs résultats cliniques. En effet, cette source de cellules résoudra le problème de la « pureté » de la greffe (pas de neurones non dopaminergiques), celui du nombre de neurones à greffer (quantité « illimitée ») et celui de l’immunosuppression (préparation à partir des cellules souches du patient). RÉFÉRENCES [1] BACKLUND EO, GRANDBERG PO, HAMBERGER B, et al. Transplantation of adrenal medullary tissue to striatum in parkinsonism. J Neurosurg 1985 ; 62 : 169-173. [2] BJÖRKLUND A, DUNNET SB, BRUNDIN P, et al. Neural transplantation for the treatment of Parkinson’s disease. Lancet Neurol 2003 ; 2 : 437-445. [3] BJÖRKLUND A, STEVENI U. Reconstruction of the nigrostriatal dopamine pathway in the adult rat by intracerebral nigral transplants. Brain Res 1979 : 177 : 555-560. [4] COHEN V, RIBEIRO MJ, NGUYEN JP, et al. Transplantation in Parkinson’s disease : PET changes correlate with the amount of grafted tissue. Mov Disord 2003 ; 18 : 928-932.
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TRAITEMENT DE LA MALADIE DE PARKINSON : GREFFE NEURONALE
[5] DUNN EH. Primary and secondary findings in a series of attempts to transplant cerebral cortex in albino rat. J Comput Neurol 1917 ; 27 : 565-582. [6] FREED CR, GREENE PE, BREEZE RE, et al. Transplantation of embryonic dopamine neurons for severe Parkinson’s disease. N Engl J Med 2001 ; 344 : 710-718. [7] HAGELL P, PICCINI P, BJÖRKLUND A, et al. Dyskinesias following neural transplantation in Parkinson’s disease. Nat Neurosci 2002 ; 5 : 627-628. [8] HEBB AO, HEBB K, RAMACHANDRA AC, et al. Glial cell line-derived neurotrophic factor-supplemented hibernation of fetal mesencephalic neurons for transplantation in Parkinson’s disease : long-term storage. Neurosurg Focus 2002 ; 13 : 1-5. [9] LEGROS-CLARK WE. Neuronal differentiation in implanted foetal cortical tissue. J Neurol Psychiatry 1940 ; 3 : 263-284. [10] LINDVALL O, BRUNDIN P, WIDNER H, et al. Grafts of fetal dopamine neurons survive and improve function in Parkinson’s disease. Science 1990 ; 247 : 574-577. [11] LINDVALL O, HAGELL P. Role of cell therapy in Parkinson disease. Neurosurg Focus 2002 ; 13 : 1-9.
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[12] LINDVALL O, REHNCRONA S, BRUNDIN P, et al. Human fetal dopamine neurons grafted into the striatum in two patients with severe Parkinson’s disease. A detailed account of methodology and a 6-month follow-up. Arch Neurol 1989 ; 46 : 615-631. [13] MADRAZO I, DRUCKER-COLIN R, DIAZ V, et al. Open microsurgical autograft of adrenal medulla to the right caudate nucleus in two patients with intractable Parkinson’s disease. N Engl J Med 1987 ; 316 : 831-834. [14] OLANOW CW, GOETZ CG, KORDOWER JH, et al. A double-blind controlled trial of bilateral fetal nigral transplantation in Parkinson’s disease. Ann Neurol 2003 ; 54 : 403-414. [15] PALFI S, NGUYEN JP, BRUGIÈRES P, et al. MRI-stereotactical approach for neural grafting in basal ganglia disorders. Exp Neurol 1998 ; 150 : 272-281. [16] PESCHANSKI M, DEFER G, NGUYEN JP, et al. Bilateral motor improvement and alteration of L-dopa effect in two patients with Parkinson’s disease following intrastriatal transplantation of foetal ventral mesencephalon. Brain 1994 ; 117 (Pt 3) : 487-499. [17] THOMSON WG. Successfull brain grafting. NY Med J 1890 ; 51 : 701.
Neurochirurgie, 2004, 50, n° 6, 619-623
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GREFFE NEURONALE DANS LE TRAITEMENT DE LA MALADIE DE PARKINSON Mise au point et perspectives d’avenir J.-P. NGUYEN Service de Neurochirurgie, CHU Henri-Mondor, 94010 Créteil Cedex.
SUMMARY: Neural transplantation for the treatment of Parkinson’s disease. Update and future
Key-words: neural graft, Parkinson’s disease, striatum, dyskinesia.
RÉSUMÉ Le traitement de certaines affections neurodégénératives par greffe intracérébrale de neurones est une approche thérapeutique relativement récente. Les premiers essais cliniques ont concerné le traitement de la maladie de Parkinson. Le but était de restaurer la transmission dopaminergique au sein du striatum de façon suffisamment efficace et durable pour que les patients puissent bénéficier d’une amélioration fonctionnellement utile. La première transplantation de neurones embryonnaires dopaminergiques date du début des années 90. Depuis, plusieurs études ouvertes ont démontré l’efficacité de cette procédure thérapeutique. Cependant, ces études portaient sur un petit nombre de patients, sélectionnés sur des critères variant d’un groupe à l’autre et aucune étude ne comportait de groupe témoin. Récemment, deux études contrôlées, comportant un groupe de patients opérés mais non greffés, ont été mises au point aux États-Unis. Dans l’ensemble, les conclusions de ces deux études ont été plutôt négatives, ne permettant pas de recommander la neurotransplantation dans le traitement de la maladie de Parkinson. Cependant, de nombreuses leçons peuvent être tirées de toutes ces études cliniques, et il y a un réel espoir qu’en optimisant la technique (nombres de neurones à greffer, sites d’implantation, adjonction de facteurs trophiques…), cette procédure puisse à nouveau se développer.
De nombreux travaux expérimentaux ainsi que plusieurs études cliniques ont montré que des neurones embryonnaires dopaminergiques greffés au sein du striatum de sujets parkinsoniens pouvaient se développer et induire une amélioration clinique. Les premières études cliniques ont cependant montré que l’amélioration clinique pou-
vait varier d’un sujet à l’autre, suggérant que des améliorations, notamment techniques, restaient à développer avant que cette procédure sorte du domaine expérimental. Des études cliniques récentes, en rapportant un nombre non négligeable de complications spécifiques à la greffe, ont remis en question le principe de cette procédure. Dans
J.-P. NGUYEN (Neurochirurgie, 2004, 50, 619-623) Cell transplantation to replace lost neurons is a recent approach to the treatment of progressive neurodegenerative diseases. Replacement of dopaminergic neurons in patients with Parkinson’s disease (PD) was the first transplantation therapy to be tested in the clinical setting. In PD, cell replacement strategy has been based on the idea that neural graft-induced restoration of dopamine neurotransmission in the striatum could lead to substantial and long-lasting functional recovery. Since transplantation of embryonic dopaminergic cells was first reported in the early 1990s, several open-label clinical trials have confirmed the benefits of transplantation. But, the validity of these studies has been uncertain because of small patient numbers, variable inclusion criteria, and the absence of control groups. Two controlled trials have been recently designed and performed. Their designs incorporated a “shamoperated” versus a transplant group. The conclusions drawn by both teams are that fetal mesencephalic allograft can not, at present, be recommended as a treatment for severe PD. However, several lessons can be learnt and the efficacy can be improved employing more neurons and better targets, and/or neurotrophic factors.
Article reçu le 8 juillet 2004. Accepté le 13 septembre 2004. Tirés à part : J.-P. NGUYEN, à l’adresse ci-dessus. e-mail : [email protected]
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cette mise au point, nous voudrions aborder ces différents aspects et tenter de prédire la place de cette procédure thérapeutique dans le futur. ASPECTS FONDAMENTAUX Les premières tentatives de greffes cérébrales remontent à 1890. Il s’agissait de greffer une partie du cortex d’un animal adulte dans le cerveau d’un animal adulte d’une autre espèce [17]. Les échecs successifs d’une telle procédure ont conduit les auteurs à tenter de greffer des portions de cortex embryonnaire. Les résultats de Dunn [5], puis de Legros-Clark [9] ont suggéré que les neurones embryonnaires avaient une bien meilleure chance de se développer au sein de l’hôte que les neurones adultes. Ces mêmes travaux ont montré que la vascularisation du greffon était un élément essentiel à sa survie et que les conditions de revascularisation étaient d’autant meilleures que le greffon était de petite taille. Ainsi, depuis ces travaux, la plupart des études expérimentales ont porté sur la greffe de petites parties de cerveau embryonnaire et ont pu démontrer que leur survie et leur développement étaient possibles au sein d’un cerveau hôte adulte. Dans les années qui ont suivi, les travaux ont été orientés vers la recherche d’applications cliniques. Très rapidement, les auteurs ont pris la maladie de Parkinson comme modèle expérimental de choix. En effet, dans cette maladie, la perte neuronale concerne un groupe particulier de neurones, les neurones dopaminergiques, situés dans un zone limitée du cerveau, le locus niger. Bjorklund [3] a été le premier a démontrer, chez l’animal rendu parkinsonien, des effets cliniques après greffe de neurones dopaminergiques embryonnaires au sein du striatum. ASPECTS TECHNIQUES QUEL
EST LE SITE IDÉAL DE GREFFE
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À un stade initial, les neurones embryonnaires sont indifférenciés, et ce n’est que secondairement qu’il vont migrer au sein d’une structure dédiée et se différencier pour jouer un rôle fonctionnel programmé. Dans une étape qui va suivre, ces neurones vont envoyer des prolongements vers leur neurones cibles afin d’établir des circuits fonctionnels. Pour les neurones dopaminergiques, la structure dédiée est le locus niger, et les neurones cibles sont les neurones du striatum. Greffer les neurones embryonnaires dopaminergiques au sein du locus niger afin qu’il poussent leurs prolongements vers le striatum faisait courir le risque qu’ils y parviennent difficilement et, de toute
façon, après un laps de temps qui pourrait être très long. Pour cette raison, la plupart des auteurs ont préféré réaliser la greffe directement dans le striatum, le plus près possible des neurones cibles. L’idée étant d’améliorer les troubles moteurs des patients parkinsoniens, la partie sensori-motrice du striatum est apparue comme la meilleure zone à greffer. Cette zone correspond à la partie dorsale et latérale du putamen, les autres zones étant dédiées aux fonction associatives et cognitives de cette structure [15]. QUEL EST LE STADE OPTIMAL POUR PRÉLEVER LES NEURONES EMBRYONNAIRES ? Pour avoir la certitude de prélever des neurones embryonnaires dopaminergiques, il faut attendre que les neurones ait migré vers le locus niger. Chez l’homme, ce stade correspond à un développement embryonnaire de 6 semaines (postconception). Afin d’éviter de traumatiser les neurones embryonnaires lors du prélèvement, il faut prélever ces neurones avant qu’ils aient développé leurs prolongements en raison du risque de dégénérescence rétrograde. Chez l’homme, cela impose que le prélèvement soit effectué avant la 10e semaine. En vue d’une application clinique, la plupart des auteurs ont fixé la date optimale de prélèvement des neurones embryonnaires dopaminergiques entre la 7e et la 9e semaine postconception [12]. QUEL EST LE RISQUE DE RÉACTION IMMUNOLOGIQUE CONDUISANT AU REJET DE LA GREFFE ? Théoriquement, le cerveau est un site immunologiquement privilégié : n’importe quel tissu provenant d’une espèce différente pourrait se développer sans rejet, à condition qu’il n’y ait pas de rupture de la barrière hémato-encéphalique. En pratique, même en utilisant des instruments très fins, cette rupture existe toujours. De plus, l’utilisation de canules de très petit diamètre fait courir le risque d’une compression des greffons conduisant à leur nécrose. Les études expérimentales ont suggéré que, chez l’homme, le meilleur compromis est d’utiliser des canules dont le diamètre interne est de l’ordre de 0,5 mm et de couvrir l’intervention par un traitement immunosuppresseur apparenté à celui utilisé pour les greffes de rein [12]. QUELLE
EST LA QUANTITÉ DE NEURONES EMBRYONNAIRES À GREFFER AU SEIN DU STRIATUM DE L’HÔTE ?
Les expérimentations animales sont peu utilisables pour donner une idée de la quantité optimale de neurones à greffer afin d’obtenir un effet
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TRAITEMENT DE LA MALADIE DE PARKINSON : GREFFE NEURONALE
fonctionnel chez l’homme. C’est donc les études cliniques qui ont permis cette approche fondamentale. Lors des études cliniques ayant permis d’obtenir un résultat clinique indiscutable, la quantité de neurones survivant et se développant au sein du striatum a été estimé à 100 000 par côté [11]. Cette estimation a été effectuée en se basant sur les études par PET-scan permettant d’estimer la sécrétion locale de dopamine [4]. Compte tenu de l’estimation du pourcentage de neurones survivant à la greffe (entre 10 et 20 %) et de la proportion de neurones dopaminergiques contenus dans la greffe, la quantité d’embryons nécessaire pour greffer un striatum a été estimée à 3. Dans l’estimation du nombre de neurones survivants, il faut certainement tenir compte de certains facteurs tels que le délai entre le prélèvement de tissu et la greffe, ou encore le mode de conservation des tissus bien que les études expérimentales n’aient pas mis en évidence de différence significative sur ce plan [8]. COMMENT DÉPOSER LES GREFFONS AU SEIN DU STRIATUM ? Les études expérimentales ont montré que le meilleur pourcentage de survie des neurones greffés était obtenu par l’injection de petites quantités de neurones régulièrement réparties au sein de la structure à greffer [2]. En pratique, il ne faut pas dépasser un volume de 5 μl au niveau de chaque site d’injection, et chaque site d’injection doit être séparé de l’autre d’au moins 1 mm. Pour la réinnervation du striatum sensori-moteur, la répartition de la greffe sur 24 sites (8 sites sur 3 trajectoires, par exemple) paraît suffisante (120 μl). ASPECTS CLINIQUES PREMIÈRES
ÉTUDES
Backlund [1], en 1985, a été le premier à tenter un greffe cérébrale chez un patient parkinsonien. Pour des raisons éthiques, cet auteur n’a pas voulu utiliser de neurones embryonnaires et a préféré greffer des cellules chromafines de la médullo-surrénale ayant la capacité de sécréter des précurseurs de la dopamine au sein du striatum (noyau caudé). Si la faisabilité d’une injection par voie stéréotaxique a été démontrée, le bénéfice fonctionnel n’a été que minime et transitoire. En suivant le même principe, Madrazo [13] a greffé plusieurs patients par voie chirurgicale ouverte (abord intraventriculaire) sans succès durable, et au prix de lourdes complications générales. Le groupe de Lund [10], en greffant des neurones dopaminergiques embryonnaires au sein du striatum, a été le premier à montrer des effets
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cliniques indiscutables, au moins chez un patient qui reste amélioré de façon spectaculaire. DEUXIÈME (ET
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ÉTAPE
Expérience du groupe de Créteil [16]. — Le groupe de Créteil s’est engagé, dès 1990, dans la même voie que le groupe de Lund. Depuis, 15 patients ont été opérés dans les mêmes conditions (étude pilote) : injection bilatérale (en deux temps) par voie stéréotaxique de neurones embryonnaires dopaminergiques (tissu préparé à partir de 1 à 3 embryons par côté) au sein du putamen dorso-latéral sous traitement immunosuppresseur prolongé. L’idée de base était de greffer uniquement la partie motrice du putamen (région dorso-latérale) afin d’éviter certaines complications cognitives potentielles liées à des modifications dans les territoires associatifs et limbiques du putamen. Afin de minimiser les réactions immunologiques liées à la présence de structures non neuronales (endothélium des vaisseaux, notamment), il a été initialement préféré de greffer des suspensions de neurones plutôt que des fragments tissulaires. Les résultats ont confirmé ceux de l’équipe de Lund mais ont mis en évidence une certaine variabilité des résultats, même dans des cas ayant reçu une quantité identique de neurones embryonnaires. Expérience du groupe de Denver [6]. — La greffe a été réalisée à partir de 4 embryons par côté sous la forme de fragments tissulaires injectés dans le putamen, le long de 4 trajectoires horizontales. Après le prélèvement, les tissus ont été cultivés et l’implantation a toujours été réalisée de façon retardée, parfois 1 mois après le prélèvement. Aucun patient n’a reçu de traitement immunosuppresseur. Les patients ont été randomisés et séparés en 2 groupes : greffe bilatérale et traitement médical (intervention identique sans greffe). L’évaluation a été réalisée en double aveugle. Il y a eu une amélioration significative sur le plan moteur chez les patients de moins de 60 ans (greffe versus non greffe), alors que les patients plus âgés n’ont été que légèrement améliorés. Il n’y a pas eu de différence dans le groupe non greffé. Chez 15 % des patients améliorés, des dyskinésies sévères ont persisté ou sont apparues, malgré la réduction de la dopa-thérapie (dyskinésies en période OFF). Expérience du groupe de New York [14]. — L’étude a été réalisée selon un protocole analogue à celui utilisé par le groupe de Denver. Un à 4 embryons ont été utilisés pour chaque côté et la greffe a été injectée sous la forme de petits fragments tissulaires le long de trajectoires identiques à celles utilisées dans le groupe de Créteil (trajectoires verticales). L’implantation a été retardée par rapport à la date du prélèvement (entre 1 et
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J.-P. NGUYEN
2 jours). Tous les patients ont reçu un traitement immunosuppresseur, mais celui-ci a été systématiquement arrêté au 6e mois. Bien que les patients greffés à partir de 4 embryons (par côté) aient été améliorés en comparaison avec les patients non greffés ou greffés à partir d’un seul embryon (par côté), la différence ne s’est pas avérée significative. Chez 56 % des patients greffés, des dyskinésies en période OFF sont apparues. ANALYSE DES DONNÉES CLINIQUES ET PERSPECTIVES D’AVENIR Dans l’ensemble, les données des études cliniques ont montré qu’un nombre minimum de neurones embryonnaires dopaminergiques était nécessaire afin d’obtenir un résultat clinique appréciable. Un traitement immunosuppresseur prolongé paraît également indispensable. Les dégradations cliniques secondaires observées dans l’étude de New York coïncident, en effet, avec l’arrêt du traitement immunosuppresseur et de telles observations n’ont pas été observées lorsque ce traitement était prolongé. Il paraît également important de greffer strictement dans la partie dorso-latérale du putamen. Dans la technique de l’équipe de Denver, la greffe intéresse également la partie ventrale et médiane du putamen, ce qui pourrait jouer un rôle dans l’apparition de dyskinésies en période OFF. Les résultats de l’équipe de Denver suggèrent qu’il faut réserver la greffe aux sujets jeunes (moins de 60 ans). Il est tentant de penser que la concentration locale de facteurs trophiques, a priori plus importante chez les sujets jeunes, puisse jouer un rôle dans la survie des neurones greffés. Dans le même ordre d’idée, certains auteurs [8] ont proposé d’adjoindre un facteur trophique (GDNF) à la greffe. La technique de préparation de la greffe doit certainement être importante. Si la suspension cellulaire injectée presque immédiatement après sa préparation est théoriquement la meilleure technique, il faut admettre qu’elle occasionne un certain nombre d’inconvénients. On ne sait pas si l’adjonction de trypsine et de Dnase (nécessaire à l’obtention d’une suspension cellulaire) sont nuisibles à la survie de la greffe. D’un autre côté, la difficulté d’obtenir simultanément un nombre suffisant de fœtus « exploitables » a amené certaines équipes à développer des méthodes de conservation des tissus et à différer la greffe de plusieurs jours par rapport à la date du prélèvement [8]. On peut penser que ce délai est préjudiciable à la survie des neurones et peut expliquer un résultat clinique relativement décevant. Le principal problème observé dans les séries récentes est l’apparition de dyskinésies invalidantes survenant en période OFF. Dans une première
Neurochirurgie
analyse, il a été suggéré qu’une greffe trop importante de neurones dopaminergiques pouvait être à l’origine de ce phénomène. La survenue de telles dyskinésies chez des patients non améliorés par la greffe est venue contredire cette hypothèse. Il est vraisemblable qu’une ré-innervation irrégulière du striatum, une greffe placée dans la région ventrale du striatum, un délai trop long entre le prélèvement de tissu et la greffe ou la greffe de neurones non-dopaminergiques puissent jouer un rôle dans la genèse de cette complication [7]. Dans cette optique, une répartition plus régulière des greffons et une meilleure « purification » de la greffe seraient souhaitables. De même, l’implantation de la greffe presque immédiatement après le prélèvement de tissu (délai de quelques heures) pourrait jouer un rôle dans la prévention de cette complication. Les résultats cliniques décevants obtenus chez certains patients greffés pourraient s’expliquer en partie par une mauvaise sélection des candidats. Dans un certain nombre de cas, la dopa-sensibilité des symptômes étaient seulement de l’ordre de 30 % [16], ce qui est indiscutablement trop faible si on se réfère aux critères exigés actuellement pour la stimulation du noyau sous-thalamique (dopa-sensibilité d’au moins 50 %). On comprend alors que, même en cas de ré-innervation complète du striatum, l’amélioration des symptômes soit limitée. Il est essentiel que dans les futures études cliniques les critères de sélection clinique soient plus stricts. Dans l’avenir, il est probable que l’utilisation des cellules souches puisse amener de bien meilleurs résultats cliniques. En effet, cette source de cellules résoudra le problème de la « pureté » de la greffe (pas de neurones non dopaminergiques), celui du nombre de neurones à greffer (quantité « illimitée ») et celui de l’immunosuppression (préparation à partir des cellules souches du patient). RÉFÉRENCES [1] BACKLUND EO, GRANDBERG PO, HAMBERGER B, et al. Transplantation of adrenal medullary tissue to striatum in parkinsonism. J Neurosurg 1985 ; 62 : 169-173. [2] BJÖRKLUND A, DUNNET SB, BRUNDIN P, et al. Neural transplantation for the treatment of Parkinson’s disease. Lancet Neurol 2003 ; 2 : 437-445. [3] BJÖRKLUND A, STEVENI U. Reconstruction of the nigrostriatal dopamine pathway in the adult rat by intracerebral nigral transplants. Brain Res 1979 : 177 : 555-560. [4] COHEN V, RIBEIRO MJ, NGUYEN JP, et al. Transplantation in Parkinson’s disease : PET changes correlate with the amount of grafted tissue. Mov Disord 2003 ; 18 : 928-932.
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