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Une nouvelle jeunesse pour les facteurs de croissance hématopoïétiques ?
Archives de pédiatrie 10 (2003) 857–860 www.elsevier.com/locate/arcped
Éditorial
Une nouvelle jeunesse pour les facteurs de croissance hématopoïétiques ? Novel applications for hematopoietic growth factors? J. Messer *, B. Escande Service de pédiatrie II, médecine néonatale et réanimation pédiatrique, hôpital de Hautepierre, hôpitaux universitaires de Strasbourg, 67098 Strasbourg cedex, France Reçu le 19 février 2003 ; accepté le 29 juillet 2003
Mots clés : Facteurs de croissance ; Érythropoïétine ; G–CSF Keywords: Growth substances; Erythropoietin; Granulocyte colony-stimulating factor; Brain, growth and development; Gastro-intestinal system, growth and development
Depuis leur production par génie génétique, les facteurs de croissance hématopoïétiques sont utilisés en thérapeutique chez l’adulte et chez l’enfant. L’érythropoïétine recombinante (Épo) disponible depuis 1985 représente le traitement étiologique de l’anémie de l’insuffisance rénale, réduit les besoins transfusionnels du prématuré et permet chez les plus petits de recourir à un seul donneur. Le granulocytecolony-stimulating-factor (G–CSF) et le granulocytemacrophage-colony-stimulating-factor (GM-CSF) sont utilisés dans la prévention et le traitement des complications infectieuses chez les sujets neutropéniques ; leur place en néonatologie reste à évaluer. Pour la lignée plaquettaire, la thrombopoïétine (Tpo), facteur de croissance recombinant, n’a pas d’indication reconnue en thérapeutique. Cependant, les effets des facteurs de croissance ne se limitent pas aux organes hématopoïétiques. En effet, de même que leur site de production n’est pas univoque, de même leurs récepteurs sont présents sur de nombreux organes et en particulier le cerveau et l’intestin. La mise en évidence de ces faits pourrait leur conférer un intérêt dans la protection de ces organes, en particulier en période néonatale.
dans d’autres sites en particulier l’utérus et le cerveau. On a longtemps cru qu’elle n’exerçait son action que sur le système hématopoïétique. La multiplication des études entreprises depuis la synthèse par génie génétique de l’Épo et de son récepteur (ÉpoR) a permis de se rendre compte que l’Épo est aussi un facteur trophique doué de multiples propriétés. Des récepteurs fonctionnels ont été mis en évidence non seulement sur des cellules hématopoïétiques non érythroïdes mais aussi sur de nombreuses cellules non hématopoïétiques. 1.1. Épo et son récepteur ÉpoR L’Épo agit en se fixant à son récepteur ; cette liaison entraîne une dimérisation du récepteur, une autophosphorylation du Janus kinase-2 (JAK-2) et une activation de ce récepteur avec pour résultat la phosphorylation de plusieurs voies de signalisation aboutissant au noyau cellulaire entraînant alors l’expression de divers gènes. Initialement les récepteurs à l’Épo n’étaient connus que sur les précurseurs érythroïdes de la moelle osseuse ; on les a ultérieurement localisés sur de nombreux types cellulaires : cellules endothéliales, entérocytes, cellules de Leydig du testicule et enfin sur les neurones aminergiques et cholinergiques et sur les astrocytes.
1. Érythropoïétine et neuroprotection 1.2. Épo et développement embryonnaire et fœtal Après stimulation hypoxique, l’Épo est synthétisée dans le foie fœtal puis, après la naissance, par le rein, et également * Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (J. Messer). © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/S0929-693X(03)00455-X
Épo et ÉpoR sont présents dans le cerveau en développement. L’Épo semble produite par les astrocytes et par les neurones et se lie aux récepteurs des cellules adjacentes suggérant ainsi une action paracrine et autocrine. Épo et
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ÉpoR ont été localisés dans des régions spécifiques du cerveau embryonnaire fœtal et adulte chez le rat, le singe et l’homme. L’expression d’Épo et d’ÉpoR change au cours du développement du système nerveux. Chez l’homme, Juul et al. ont montré qu’Épo et ÉpoR sont localisés dès 5 à 6 semaines d’aménorrhée surtout dans la région périventriculaire, dans la zone germinative [1]. Ils sont présents dans les cellules neuro-épithéliales indifférenciées de cette zone qui vont ultérieurement donner naissance aux astrocytes, aux souspopulations de neurones et aux plexus choroïdes. Épo est présente dans le liquide céphalorachidien des prématurés et des enfants à terme ; sa quantité semble diminuer avec l’âge aboutissant à des concentrations faibles chez l’adulte [2]. Épo et ÉpoR persisteront dans le cerveau de l’adolescent et de l’adulte mais à une concentration moindre. Il n’y a pas de corrélation entre les concentrations d’Épo dans le plasma et le liquide céphalorachidien, faisant penser qu’il n’y a pas de passage de la barrière hémocérébrale. La présence d’Épo et d’ÉpoR dans le cerveau en développement et sa persistance à un moindre degré chez l’adulte suggèrent un rôle au cours du développement cérébral et éventuellement dans l’homéostasie cérébrale. L’hypoxie paraît être le facteur stimulant de la synthèse d’érythropoïétine cérébrale semblant agir comme dans le rein, par le biais de l’« Hypoxia inductible factor –1 » (HIF –1). 1.3. Études sur culture cellulaire Les récepteurs à l’Épo ont été identifiés dans des cultures de cellules animales et humaines incluant neurones et astrocytes. Les expériences menées prouvent que l’Épo peut-être un agent neuroprotecteur : l’Épo ajouté au moment de la lésion cérébrale à des neurones en culture exposés à l’hypoxie les protège partiellement [3]. La mort neuronale induite par le glutamate est évitée si l’on prétraite à l’Épo. Campana et al. ont identifié une séquence de 17 acides aminés sur la molécule d’Épo qui a une activité neurotrophique in vitro et in vivo mais pas d’activité érythropoïétique [4]. Cette séquence est également retrouvée dans la Tpo, le Nerve growth factor bêta et des neurotrophines. Ainsi diverses portions de la molécule d’Épo pourraient avoir des fonctions différentes.
6 h après l’occlusion. L’effet neuroprotecteur diminue jusqu’à 50 % dès 6 h après l’occlusion puis disparaît à 9 h [5]. Ce modèle d’ischémie focale suggère que l’Épo (450– 5000 unités/kg par injection) confère une neuroprotection contre l’infarctus avec une fenêtre thérapeutique allant jusque 6 h après l’occlusion. L’Épo ne traverse pas la barrière hémocérébrale aux doses utilisées pour l’érythropoïèse (200 à 400 unités/kg par dose) mais semble y parvenir à des doses suprapharmacologiques de 2000 à 5000 unités/kg par dose. Ces faits ont été mis en évidence chez le fœtus de mouton, le rat, le lapin et le primate adulte. En revanche, on manque de données sur le passage de la molécule dans le liquide céphalorachidien en cas de lésions cérébrales. 1.5. Études humaines On sait que l’Épo est présente dans le LCR chez le prématuré et chez l’enfant à terme et qu’elle diminue avec l’augmentation de l’âge gestationnel. Il existe de faibles concentrations dans le liquide céphalorachidien adulte. Il n’y a pas de différences dans les concentrations d’Épo dans le LCR entre les enfants traités par Épo et des enfants non traités faisant penser que l’Épo ne traverse pas la barrière hémocérébrale [2]. Les concentrations d’Épo dans le LCR et le plasma sont significativement plus élevées chez les enfants nés après asphyxie que chez les enfants contrôles. Les nouveau-nés ayant une hémorragie intraventriculaire ont des concentrations d’Épo plus élevées dans le LCR que les contrôles mais pas dans le plasma. Il n’y a dans cette étude aucune corrélation entre les concentrations plasmatiques et du LCR chez les enfants traités par Épo. La conclusion est que l’Épo augmente dans le système nerveux au cours de l’hypoxie et moins lors des hémorragies intraventriculaires ; de plus le traitement par Épo aux doses érythropoïétiques n’augmente pas la concentration d’Épo dans le LCR [6]. Au total les concentrations d’Épo augmentent dans le LCR au cours de l’hypoxie ; des récepteurs à l’Épo sont fonctionnels dans le système nerveux central et pourraient assurer un rôle dans la neuroprotection. Celle-ci pourrait être assurée par divers mécanismes : réduction de la toxicité du glutamate, synthèse de facteurs anti-apoptotiques, effet antiinflammatoire, réduction des lésions dues au NO, effet antioxydant, augmentation de l’angiogenèse cérébrale.
1.4. Études animales 1.6. Applications cliniques en cours La synthèse cérébrale d’Épo augmente en cas d’hypoxie. Les études sur le cerveau adulte lésé chez la souris, le rat et le lapin ont montré le rôle protecteur de la molécule dans l’ischémie focale et globale, dans la toxicité due au glutamate, dans l’encéphalomyélite auto-immune et dans la genèse de convulsions par l’acide kaïnique. Une injection intraventriculaire d’Épo limite l’ischémie corticale et améliore la survie neuronale dans le thalamus de rat présentant une occlusion de l’artère cérébrale moyenne. Le même phénomène est observé chez la souris : le volume de l’infarctus cérébral est diminué de façon significative chez les animaux recevant de l’Épo par voie systémique 24 h avant et jusqu’à
Diverses stratégies de neuroprotection sont très étudiées chez l’homme, qu’il s’agisse de molécules comme le sulfate de magnésium, les calcibloquants, l’allopurinol ou d’une mesure physique comme l’hypothermie dans l’asphyxie périnatale [7]. Pour l’Épo ces études sont délicates car les doses élevées nécessaires pour la faire parvenir jusque dans le cerveau pourraient exercer des effets systémiques autres. Des études de phases 1 sont en cours chez l’adulte et chez le nouveau-né. Chez l’adulte, l’étude dite de Göttingen est un essai randomisé en double aveugle contrôlé qui cherche à évaluer les effets de doses élevées d’Épo sur l’infarctus
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cérébral dû à l’occlusion de l’artère cérébrale moyenne. Les résultats sont encourageants lors de l’étude intermédiaire. Des essais se préparent également chez des patients atteints de rétinite pigmentaire. En néonatologie, le NIH a initié une étude de phase 1 utilisant de fortes doses d’Épo (4000 UI/kg par injection) chez des nouveau-nés ayant une asphyxie périnatale, au cours d’une fenêtre thérapeutique de quelques heures après l’agression [8]. Les injections seront limitées à 1 ou 2, ce qui rend très improbable un effet érythropoïétique. Par ailleurs, les études se poursuivent chez l’animal afin d’évaluer l’efficacité et l’innocuité de l’Épo dans des modèles néonataux d’hypoxie et d’ischémie, chez les rongeurs et les primates non humains. 2. Érythropoïétine et G–CSF comme facteurs trophiques pour l’intestin Les facteurs de croissance du tube digestif sont très nombreux [9]. Citons l’Epidermal growth factor (EGF), les Insulin-like growth factor (IGF-I et II), le Transforming growth factor (TGF), l’Épo et le G–CSF. Plusieurs sont contenus dans le liquide amniotique et le lait maternel. Près du terme, le fœtus déglutit jusqu’à 200 ml/kg de liquide amniotique par 24 heures et met donc son tube digestif en relation avec ces facteurs. Il en est de même du nouveau-né et du nourrisson qui sont allaités par leur mère. Les concentrations d’Épo et de G–CSF dans le liquide amniotique et le lait de mère sont proches. Ainsi la concentration d’Épo est de 9 ± 1 mU/ml dans le liquide amniotique avant terme et de 11,7 ± 0,75 mU/ml dans le lait maternel mature ; pour le G–CSF la concentration est de 1600 pg/ml dans le liquide amniotique proche du terme et de 14 à 2500 pg/ml dans le lait de mère mature [10]. 2.1. Arguments expérimentaux et cliniques en faveur d’un rôle de ces facteurs de croissance au cours du développement fœtal et dans les premières semaines de vie post-natale Le fait d’empêcher des fœtus de lapin de déglutir le liquide amniotique, inhibe le développement de l’estomac et de sa sécrétion acide. Quand un volume équivalent de Ringer Lactate est avalé, le même résultat est observé. Ce n’est donc pas le volume de liquide amniotique qui est important mais sa nature et son contenu, éventuellement en facteurs de croissance. La ligature de l’œsophage du fœtus de lapin diminue de façon significative le poids du tube digestif ; des résultats analogues ont été enregistrés pour les fœtus de mouton. Les études faites sur des fœtus humains après interruption médicale de grossesse et chez des nouveau-nés ont montré que les cryptes intestinales ne sont pas identifiables chez des nouveau-nés ayant des anomalies congénitales du tube digestif ; de plus la hauteur des villosités est très réduite. Par ailleurs, il est connu qu’une atrophie villositaire s’installe rapidement en l’absence d’alimentation entérale ; c’est pourquoi on conseille d’administrer de faibles quantités de lait de
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mère (20 ml/24 h) aux nouveau-nés ne pouvant tolérer une alimentation complète (minimal enteral feeding ou trophic feeding ou gut priming). On a un certain nombre de connaissances en ce qui concerne l’effet des cytokines sur le développement du tube digestif ; il en est ainsi de l’EGF, de l’IGF, de nombreuses interleukines [1,2,4,6,8,10,11] et du TGF. Qu’en est-il pour Épo et G–CSF ? 2.2. L’Épo en tant que facteur trophique Des récepteurs à l’Épo (ÉpoR) sont présents dans les cellules muqueuses de l’intestin fœtal et néonatal et la liaison spécifique de l’Épo à son récepteur a été documentée dans les cellules muqueuses de l’estomac chez le rat. La stimulation d’entérocytes en culture avec de l’Épo entraîne une augmentation de la migration cellulaire et une diminution des morts cellulaires après exposition à des cytokines toxiques [11]. Les récepteurs présents sur le tube digestif, paraissent fonctionnels et le ligand est disponible. Pour pouvoir être absorbée l’Épo doit en premier lieu résister à la dégradation gastrique acide. Kling et al. ont pu démontrer que l’Épo provenant du lait de mère peut rester intacte dans des environnements comparables à celui réalisé par l’intestin grêle en résistant à la digestion protéolytique [12]. Des essais d’utilisation de l’Épo per os à visée érythropoïétique ont été tentés, sans grands résultats. Néanmoins, une absorption modérée a pu être constatée. Des études complémentaires sont nécessaires [13]. Une étude a été menée chez des ratons de 5 jours nourris pendant 1 semaine avec un substitut de lait contenant du sérum physiologique ou des doses modérées d’Épo (200 UI/kg par jour) ou des doses plus élevées (1000 UI/kg par jour). Les animaux recevant des substituts de lait contenant de l’Épo ont des villosités intestinales plus longues et de densité plus importante par mm3 d’intestin que les contrôles [14]. Ledbetter et Juul ont montré que les prématurés recevant de l’Épo pour prévention de l’anémie ont une incidence diminuée d’entérocolite ulcéronécrosante par rapport aux enfants non traités [15]. L’Épo stimule la migration et diminue la mort cellulaire des entérocytes et, donnée par voie entérale, augmente la longueur et la surface des villosités intestinales. Au total, des récepteurs fonctionnels à l’Épo sont présents dans l’intestin humain fœtal et post-natal. L’Épo pourrait donc avoir des effets bénéfiques sur le tube digestif lésé en favorisant sa restauration. 2.3. Le G–CSF en tant que facteur trophique Le G–CSF est le facteur de croissance spécifique des neutrophiles dont il favorise la prolifération, la différenciation et la maturation. Il améliore également la fonction des neutrophiles matures en augmentant leur activité chimiotactique et bactéricide et prolonge leur survie. Une action non hématopoïétique est probable sur le cerveau et l’intestin. Des
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concentrations significatives de G–CSF sont présentes dans le liquide amniotique et le lait de mère. Des récepteurs au G–CSF sont présents dans l’intestin fœtal dès la dixième semaine de gestation. Ils sont localisés à partir de 22–24 semaines aux villosités et aux cryptes. Le G–CSF dans les liquides biologiques est relativement protégé de la digestion dans le tube digestif néonatal [16].
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2.4. Applications cliniques
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Une équipe américaine a mis au point une solution substitut de liquide amniotique pour administration entérale. Cette solution contient de l’Épo et du G–CSF. Deux essais cliniques ont jusqu’à présent été menés. Le premier a consisté à administrer cette solution à des prématurés entre 750 et 1250 g pendant leurs 3 premiers jours de vie : la conclusion est qu’elle est bien tolérée jusqu’au moins 20 mL/kg par jour [17]. La deuxième étude consiste à apporter la même solution à des enfants convalescents d’une entérocolite nécrosante. Là encore, son administration a été bien tolérée chez ces enfants [18]. Des études de phase 2 et 3 pourraient maintenant commencer afin d’apprécier l’innocuité, l’efficacité et le rapport bénéfice–risque pour améliorer la tolérance digestive chez les nouveau-nés prématurés. Au total, la présence dans le liquide amniotique et le lait de mère de ces facteurs et la mise en évidence de récepteurs fonctionnels dans le tube digestif du fœtus et du nouveau-né n’est pas un simple concours de circonstances. Le lait de mère paraît être le relais physiologique du liquide amniotique pour apporter des facteurs de croissance au nouveau-né permettant son adaptation gastro-intestinale post-natale. La présence de ces facteurs de croissance est un argument de plus en faveur de l’allaitement maternel et ne devrait pas laisser indifférents les fabricants de lait artificiel.
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Références [1]
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Une nouvelle jeunesse pour les facteurs de croissance hématopoïétiques ? Novel applications for hematopoietic growth factors? J. Messer *, B. Escande Service de pédiatrie II, médecine néonatale et réanimation pédiatrique, hôpital de Hautepierre, hôpitaux universitaires de Strasbourg, 67098 Strasbourg cedex, France Reçu le 19 février 2003 ; accepté le 29 juillet 2003
Mots clés : Facteurs de croissance ; Érythropoïétine ; G–CSF Keywords: Growth substances; Erythropoietin; Granulocyte colony-stimulating factor; Brain, growth and development; Gastro-intestinal system, growth and development
Depuis leur production par génie génétique, les facteurs de croissance hématopoïétiques sont utilisés en thérapeutique chez l’adulte et chez l’enfant. L’érythropoïétine recombinante (Épo) disponible depuis 1985 représente le traitement étiologique de l’anémie de l’insuffisance rénale, réduit les besoins transfusionnels du prématuré et permet chez les plus petits de recourir à un seul donneur. Le granulocytecolony-stimulating-factor (G–CSF) et le granulocytemacrophage-colony-stimulating-factor (GM-CSF) sont utilisés dans la prévention et le traitement des complications infectieuses chez les sujets neutropéniques ; leur place en néonatologie reste à évaluer. Pour la lignée plaquettaire, la thrombopoïétine (Tpo), facteur de croissance recombinant, n’a pas d’indication reconnue en thérapeutique. Cependant, les effets des facteurs de croissance ne se limitent pas aux organes hématopoïétiques. En effet, de même que leur site de production n’est pas univoque, de même leurs récepteurs sont présents sur de nombreux organes et en particulier le cerveau et l’intestin. La mise en évidence de ces faits pourrait leur conférer un intérêt dans la protection de ces organes, en particulier en période néonatale.
dans d’autres sites en particulier l’utérus et le cerveau. On a longtemps cru qu’elle n’exerçait son action que sur le système hématopoïétique. La multiplication des études entreprises depuis la synthèse par génie génétique de l’Épo et de son récepteur (ÉpoR) a permis de se rendre compte que l’Épo est aussi un facteur trophique doué de multiples propriétés. Des récepteurs fonctionnels ont été mis en évidence non seulement sur des cellules hématopoïétiques non érythroïdes mais aussi sur de nombreuses cellules non hématopoïétiques. 1.1. Épo et son récepteur ÉpoR L’Épo agit en se fixant à son récepteur ; cette liaison entraîne une dimérisation du récepteur, une autophosphorylation du Janus kinase-2 (JAK-2) et une activation de ce récepteur avec pour résultat la phosphorylation de plusieurs voies de signalisation aboutissant au noyau cellulaire entraînant alors l’expression de divers gènes. Initialement les récepteurs à l’Épo n’étaient connus que sur les précurseurs érythroïdes de la moelle osseuse ; on les a ultérieurement localisés sur de nombreux types cellulaires : cellules endothéliales, entérocytes, cellules de Leydig du testicule et enfin sur les neurones aminergiques et cholinergiques et sur les astrocytes.
1. Érythropoïétine et neuroprotection 1.2. Épo et développement embryonnaire et fœtal Après stimulation hypoxique, l’Épo est synthétisée dans le foie fœtal puis, après la naissance, par le rein, et également * Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (J. Messer). © 2003 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/S0929-693X(03)00455-X
Épo et ÉpoR sont présents dans le cerveau en développement. L’Épo semble produite par les astrocytes et par les neurones et se lie aux récepteurs des cellules adjacentes suggérant ainsi une action paracrine et autocrine. Épo et
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ÉpoR ont été localisés dans des régions spécifiques du cerveau embryonnaire fœtal et adulte chez le rat, le singe et l’homme. L’expression d’Épo et d’ÉpoR change au cours du développement du système nerveux. Chez l’homme, Juul et al. ont montré qu’Épo et ÉpoR sont localisés dès 5 à 6 semaines d’aménorrhée surtout dans la région périventriculaire, dans la zone germinative [1]. Ils sont présents dans les cellules neuro-épithéliales indifférenciées de cette zone qui vont ultérieurement donner naissance aux astrocytes, aux souspopulations de neurones et aux plexus choroïdes. Épo est présente dans le liquide céphalorachidien des prématurés et des enfants à terme ; sa quantité semble diminuer avec l’âge aboutissant à des concentrations faibles chez l’adulte [2]. Épo et ÉpoR persisteront dans le cerveau de l’adolescent et de l’adulte mais à une concentration moindre. Il n’y a pas de corrélation entre les concentrations d’Épo dans le plasma et le liquide céphalorachidien, faisant penser qu’il n’y a pas de passage de la barrière hémocérébrale. La présence d’Épo et d’ÉpoR dans le cerveau en développement et sa persistance à un moindre degré chez l’adulte suggèrent un rôle au cours du développement cérébral et éventuellement dans l’homéostasie cérébrale. L’hypoxie paraît être le facteur stimulant de la synthèse d’érythropoïétine cérébrale semblant agir comme dans le rein, par le biais de l’« Hypoxia inductible factor –1 » (HIF –1). 1.3. Études sur culture cellulaire Les récepteurs à l’Épo ont été identifiés dans des cultures de cellules animales et humaines incluant neurones et astrocytes. Les expériences menées prouvent que l’Épo peut-être un agent neuroprotecteur : l’Épo ajouté au moment de la lésion cérébrale à des neurones en culture exposés à l’hypoxie les protège partiellement [3]. La mort neuronale induite par le glutamate est évitée si l’on prétraite à l’Épo. Campana et al. ont identifié une séquence de 17 acides aminés sur la molécule d’Épo qui a une activité neurotrophique in vitro et in vivo mais pas d’activité érythropoïétique [4]. Cette séquence est également retrouvée dans la Tpo, le Nerve growth factor bêta et des neurotrophines. Ainsi diverses portions de la molécule d’Épo pourraient avoir des fonctions différentes.
6 h après l’occlusion. L’effet neuroprotecteur diminue jusqu’à 50 % dès 6 h après l’occlusion puis disparaît à 9 h [5]. Ce modèle d’ischémie focale suggère que l’Épo (450– 5000 unités/kg par injection) confère une neuroprotection contre l’infarctus avec une fenêtre thérapeutique allant jusque 6 h après l’occlusion. L’Épo ne traverse pas la barrière hémocérébrale aux doses utilisées pour l’érythropoïèse (200 à 400 unités/kg par dose) mais semble y parvenir à des doses suprapharmacologiques de 2000 à 5000 unités/kg par dose. Ces faits ont été mis en évidence chez le fœtus de mouton, le rat, le lapin et le primate adulte. En revanche, on manque de données sur le passage de la molécule dans le liquide céphalorachidien en cas de lésions cérébrales. 1.5. Études humaines On sait que l’Épo est présente dans le LCR chez le prématuré et chez l’enfant à terme et qu’elle diminue avec l’augmentation de l’âge gestationnel. Il existe de faibles concentrations dans le liquide céphalorachidien adulte. Il n’y a pas de différences dans les concentrations d’Épo dans le LCR entre les enfants traités par Épo et des enfants non traités faisant penser que l’Épo ne traverse pas la barrière hémocérébrale [2]. Les concentrations d’Épo dans le LCR et le plasma sont significativement plus élevées chez les enfants nés après asphyxie que chez les enfants contrôles. Les nouveau-nés ayant une hémorragie intraventriculaire ont des concentrations d’Épo plus élevées dans le LCR que les contrôles mais pas dans le plasma. Il n’y a dans cette étude aucune corrélation entre les concentrations plasmatiques et du LCR chez les enfants traités par Épo. La conclusion est que l’Épo augmente dans le système nerveux au cours de l’hypoxie et moins lors des hémorragies intraventriculaires ; de plus le traitement par Épo aux doses érythropoïétiques n’augmente pas la concentration d’Épo dans le LCR [6]. Au total les concentrations d’Épo augmentent dans le LCR au cours de l’hypoxie ; des récepteurs à l’Épo sont fonctionnels dans le système nerveux central et pourraient assurer un rôle dans la neuroprotection. Celle-ci pourrait être assurée par divers mécanismes : réduction de la toxicité du glutamate, synthèse de facteurs anti-apoptotiques, effet antiinflammatoire, réduction des lésions dues au NO, effet antioxydant, augmentation de l’angiogenèse cérébrale.
1.4. Études animales 1.6. Applications cliniques en cours La synthèse cérébrale d’Épo augmente en cas d’hypoxie. Les études sur le cerveau adulte lésé chez la souris, le rat et le lapin ont montré le rôle protecteur de la molécule dans l’ischémie focale et globale, dans la toxicité due au glutamate, dans l’encéphalomyélite auto-immune et dans la genèse de convulsions par l’acide kaïnique. Une injection intraventriculaire d’Épo limite l’ischémie corticale et améliore la survie neuronale dans le thalamus de rat présentant une occlusion de l’artère cérébrale moyenne. Le même phénomène est observé chez la souris : le volume de l’infarctus cérébral est diminué de façon significative chez les animaux recevant de l’Épo par voie systémique 24 h avant et jusqu’à
Diverses stratégies de neuroprotection sont très étudiées chez l’homme, qu’il s’agisse de molécules comme le sulfate de magnésium, les calcibloquants, l’allopurinol ou d’une mesure physique comme l’hypothermie dans l’asphyxie périnatale [7]. Pour l’Épo ces études sont délicates car les doses élevées nécessaires pour la faire parvenir jusque dans le cerveau pourraient exercer des effets systémiques autres. Des études de phases 1 sont en cours chez l’adulte et chez le nouveau-né. Chez l’adulte, l’étude dite de Göttingen est un essai randomisé en double aveugle contrôlé qui cherche à évaluer les effets de doses élevées d’Épo sur l’infarctus
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cérébral dû à l’occlusion de l’artère cérébrale moyenne. Les résultats sont encourageants lors de l’étude intermédiaire. Des essais se préparent également chez des patients atteints de rétinite pigmentaire. En néonatologie, le NIH a initié une étude de phase 1 utilisant de fortes doses d’Épo (4000 UI/kg par injection) chez des nouveau-nés ayant une asphyxie périnatale, au cours d’une fenêtre thérapeutique de quelques heures après l’agression [8]. Les injections seront limitées à 1 ou 2, ce qui rend très improbable un effet érythropoïétique. Par ailleurs, les études se poursuivent chez l’animal afin d’évaluer l’efficacité et l’innocuité de l’Épo dans des modèles néonataux d’hypoxie et d’ischémie, chez les rongeurs et les primates non humains. 2. Érythropoïétine et G–CSF comme facteurs trophiques pour l’intestin Les facteurs de croissance du tube digestif sont très nombreux [9]. Citons l’Epidermal growth factor (EGF), les Insulin-like growth factor (IGF-I et II), le Transforming growth factor (TGF), l’Épo et le G–CSF. Plusieurs sont contenus dans le liquide amniotique et le lait maternel. Près du terme, le fœtus déglutit jusqu’à 200 ml/kg de liquide amniotique par 24 heures et met donc son tube digestif en relation avec ces facteurs. Il en est de même du nouveau-né et du nourrisson qui sont allaités par leur mère. Les concentrations d’Épo et de G–CSF dans le liquide amniotique et le lait de mère sont proches. Ainsi la concentration d’Épo est de 9 ± 1 mU/ml dans le liquide amniotique avant terme et de 11,7 ± 0,75 mU/ml dans le lait maternel mature ; pour le G–CSF la concentration est de 1600 pg/ml dans le liquide amniotique proche du terme et de 14 à 2500 pg/ml dans le lait de mère mature [10]. 2.1. Arguments expérimentaux et cliniques en faveur d’un rôle de ces facteurs de croissance au cours du développement fœtal et dans les premières semaines de vie post-natale Le fait d’empêcher des fœtus de lapin de déglutir le liquide amniotique, inhibe le développement de l’estomac et de sa sécrétion acide. Quand un volume équivalent de Ringer Lactate est avalé, le même résultat est observé. Ce n’est donc pas le volume de liquide amniotique qui est important mais sa nature et son contenu, éventuellement en facteurs de croissance. La ligature de l’œsophage du fœtus de lapin diminue de façon significative le poids du tube digestif ; des résultats analogues ont été enregistrés pour les fœtus de mouton. Les études faites sur des fœtus humains après interruption médicale de grossesse et chez des nouveau-nés ont montré que les cryptes intestinales ne sont pas identifiables chez des nouveau-nés ayant des anomalies congénitales du tube digestif ; de plus la hauteur des villosités est très réduite. Par ailleurs, il est connu qu’une atrophie villositaire s’installe rapidement en l’absence d’alimentation entérale ; c’est pourquoi on conseille d’administrer de faibles quantités de lait de
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mère (20 ml/24 h) aux nouveau-nés ne pouvant tolérer une alimentation complète (minimal enteral feeding ou trophic feeding ou gut priming). On a un certain nombre de connaissances en ce qui concerne l’effet des cytokines sur le développement du tube digestif ; il en est ainsi de l’EGF, de l’IGF, de nombreuses interleukines [1,2,4,6,8,10,11] et du TGF. Qu’en est-il pour Épo et G–CSF ? 2.2. L’Épo en tant que facteur trophique Des récepteurs à l’Épo (ÉpoR) sont présents dans les cellules muqueuses de l’intestin fœtal et néonatal et la liaison spécifique de l’Épo à son récepteur a été documentée dans les cellules muqueuses de l’estomac chez le rat. La stimulation d’entérocytes en culture avec de l’Épo entraîne une augmentation de la migration cellulaire et une diminution des morts cellulaires après exposition à des cytokines toxiques [11]. Les récepteurs présents sur le tube digestif, paraissent fonctionnels et le ligand est disponible. Pour pouvoir être absorbée l’Épo doit en premier lieu résister à la dégradation gastrique acide. Kling et al. ont pu démontrer que l’Épo provenant du lait de mère peut rester intacte dans des environnements comparables à celui réalisé par l’intestin grêle en résistant à la digestion protéolytique [12]. Des essais d’utilisation de l’Épo per os à visée érythropoïétique ont été tentés, sans grands résultats. Néanmoins, une absorption modérée a pu être constatée. Des études complémentaires sont nécessaires [13]. Une étude a été menée chez des ratons de 5 jours nourris pendant 1 semaine avec un substitut de lait contenant du sérum physiologique ou des doses modérées d’Épo (200 UI/kg par jour) ou des doses plus élevées (1000 UI/kg par jour). Les animaux recevant des substituts de lait contenant de l’Épo ont des villosités intestinales plus longues et de densité plus importante par mm3 d’intestin que les contrôles [14]. Ledbetter et Juul ont montré que les prématurés recevant de l’Épo pour prévention de l’anémie ont une incidence diminuée d’entérocolite ulcéronécrosante par rapport aux enfants non traités [15]. L’Épo stimule la migration et diminue la mort cellulaire des entérocytes et, donnée par voie entérale, augmente la longueur et la surface des villosités intestinales. Au total, des récepteurs fonctionnels à l’Épo sont présents dans l’intestin humain fœtal et post-natal. L’Épo pourrait donc avoir des effets bénéfiques sur le tube digestif lésé en favorisant sa restauration. 2.3. Le G–CSF en tant que facteur trophique Le G–CSF est le facteur de croissance spécifique des neutrophiles dont il favorise la prolifération, la différenciation et la maturation. Il améliore également la fonction des neutrophiles matures en augmentant leur activité chimiotactique et bactéricide et prolonge leur survie. Une action non hématopoïétique est probable sur le cerveau et l’intestin. Des
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concentrations significatives de G–CSF sont présentes dans le liquide amniotique et le lait de mère. Des récepteurs au G–CSF sont présents dans l’intestin fœtal dès la dixième semaine de gestation. Ils sont localisés à partir de 22–24 semaines aux villosités et aux cryptes. Le G–CSF dans les liquides biologiques est relativement protégé de la digestion dans le tube digestif néonatal [16].
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2.4. Applications cliniques
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Une équipe américaine a mis au point une solution substitut de liquide amniotique pour administration entérale. Cette solution contient de l’Épo et du G–CSF. Deux essais cliniques ont jusqu’à présent été menés. Le premier a consisté à administrer cette solution à des prématurés entre 750 et 1250 g pendant leurs 3 premiers jours de vie : la conclusion est qu’elle est bien tolérée jusqu’au moins 20 mL/kg par jour [17]. La deuxième étude consiste à apporter la même solution à des enfants convalescents d’une entérocolite nécrosante. Là encore, son administration a été bien tolérée chez ces enfants [18]. Des études de phase 2 et 3 pourraient maintenant commencer afin d’apprécier l’innocuité, l’efficacité et le rapport bénéfice–risque pour améliorer la tolérance digestive chez les nouveau-nés prématurés. Au total, la présence dans le liquide amniotique et le lait de mère de ces facteurs et la mise en évidence de récepteurs fonctionnels dans le tube digestif du fœtus et du nouveau-né n’est pas un simple concours de circonstances. Le lait de mère paraît être le relais physiologique du liquide amniotique pour apporter des facteurs de croissance au nouveau-né permettant son adaptation gastro-intestinale post-natale. La présence de ces facteurs de croissance est un argument de plus en faveur de l’allaitement maternel et ne devrait pas laisser indifférents les fabricants de lait artificiel.
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