La leucémie : comment les cellules souches peuvent-elles aider?
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La leucémie est l’une des premières maladies qui fut traitée au moyen de cellules souches – les greffes de moelle osseuse contiennent des cellules souches sanguines et peuvent sauver des vies. Mais il subsiste de nombreuses difficultés. Les recherches en cours visent à approfondir notre connaissance de la maladie et à améliorer les traitements. Comment les cellules souches aident-elles les patients et quelles sont les possibilités à long terme?
Les leucémies sont une classe de cancers du sang qui produisent de grands nombres de globules blancs immatures et non fonctionnels qui affaiblissent (ou bloquent totalement) le système immunitaire.
Les traitements actuels des leucémies par cellules souches utilisent des greffes de cellules souches sanguines (également appelées greffes de cellules souches hématopoïétiques ou greffes de moelle osseuse).
Des milliers de patients atteints de leucémie à travers le monde ont reçu avec succès des greffes de cellules souches sanguines, mais ces traitements comportent de très gros risques. Néanmoins ces risques ont beaucoup diminué au fil des ans au fur et à mesure que les chercheurs en apprennent davantage sur les leucémies et les cellules souches sanguines.
Les chercheurs ne connaissent pas encore quelles sont les mutations génétiques responsables de la majorité des types de leucémies. Les études sur les cellules souches hématopoïétiques (CSH) et sur les raisons pour lesquelles elles se transforment en cellules cancéreuses se poursuivent.
Afin de remédier aux problèmes liés aux greffes de CSH, les chercheurs explorent de nouvelles approches telles que des traitements par cellules immunitaires, des moyens de stimuler le système immunitaire des patients avec des facteurs de croissance et l’utilisation de cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS).
Il y a une pénurie générale de donneurs de CSH pour les greffes. Les chercheurs s’emploient à élaborer des méthodes de production d’importantes quantités de CSH au moyen des cellules iPS.
Immédiatement avant la transplantation de nouvelles CSH, le système immunitaire d’un patient est totalement détruit par chimiothérapie. Un enjeu permanent est de réduire la vulnérabilité des patients aux infections pendant que les CSH greffées restaurent leur système immunitaire.
Les incompatibilités du système immunitaire entre l’organisme d’un patient et les CSH greffées sont responsables de nombreuses complications. Même si les types cellulaires du donneur et du patient correspondent, des incompatibilités peuvent survenir et conduire à un rejet de greffe ou à une maladie du greffon contre l’hôte, qui peut être fatale dans le pire des cas.
La leucémie est un cancer du sang et de la moelle osseuse. Elle est responsable d’un développement anormal des globules blancs (également appelés leucocytes). Les globules blancs sont produits dans la moelle osseuse et leur tâche principale est de défendre l’organisme contre l’infection et la maladie. Dans la majorité des formes de leucémies aiguës, l’organisme produit un grand nombre de globules blancs anormaux qui ressemblent à des cellules immatures appelées blastes. Les blastes leucémiques s'accumulent dans la moelle osseuse et suppriment la formation de globules blancs normaux.
Les leucémies sont classées selon la gravité de la maladie (la vitesse à laquelle elle évolue) et les types de globules blancs atteints:
- Les leucémies aiguës sont des leucémies à progression rapide qui provoquent une augmentation brutale du nombre de globules blancs immatures malins (cancéreux). Elles sont en général subdivisées en leucémies aiguës lymphoblastiques (LAL) ou en leucémies aiguës myéloblastiques (LAM) selon les types de globules blancs atteints.
- Les leucémies chroniques sont des leucémies à progression plus lente qui peuvent échapper au diagnostic pendant plusieurs années avant d’être détectées. Elles sont en général subdivisées en leucémies lymphoïdes chroniques (LLC) ou en leucémies myéloïdes chroniques (LMC).
- Il existe également des types et des sous-types de leucémie moins courants.
Comme la majorité des cancers, les leucémies sont provoquées par une série de mutations (modifications) rares dans les gènes présents dans certaines cellules. Parfois, l’une de ces mutations peut être héréditaire et la personne est alors prédisposée au développement d’une leucémie. Parmi les autres causes connues figurent l’exposition accidentelle aux radiations et le traitement par certains types de médicaments anti-cancéreux. Cependant, la majorité des leucémies sont provoquées par une accumulation de mutations qui se produisent naturellement – des erreurs qui surviennent au cours de la production de nouvelles cellules dans l’organisme. Un grand nombre de mutations génétiques ont été associées à des leucémies humaines, mais dans la majorité des cas on ne connait pas encore celles qui favorisent réellement la survenue de la maladie. La leucémie myéloïde chronique (LMC) est provoquée par une modification génétique unique, mais la majorité des autres leucémies semblent être plus complexes et pourraient impliquer des combinaisons de mutations.
La leucémie aiguë exige habituellement un traitement immédiat et intensif. Selon le type spécifique de leucémie et de nombreux autres facteurs propres à chaque patient, les options thérapeutiques peuvent inclurent la chimiothérapie, les stéroïdes ou un traitement plus intensif tel qu’une greffe de cellules souches hématopoïétiques associée à une chimiothérapie à forte dose.
La chimiothérapie à forte dose est la méthode la plus efficace actuellement appliquée pour tuer les cellules leucémiques et elle peut guérir certains patients. Néanmoins, elle peut aussi gravement endommager les cellules souches sanguines normales restantes dans la moelle osseuse. Pour remplacer ces cellules, les patients reçoivent une greffe de cellules souches hématopoïétiques. Les cellules de cette greffe peuvent être prélevées dans le sang ou la moelle osseuse d’un donneur sain. La greffe comprend non seulement des CSH mais aussi des cellules immunitaires qui aident à détruire les cellules leucémiques. Les propres cellules du patient peuvent parfois être utilisées pour la greffe, s’il est possible de prélever assez de cellules saines avant le début du traitement. S’il faut un donneur différent, il doit avoir une compatibilité tissulaire avec le patient sans quoi les cellules du donneur greffées seront attaquées par le système immunitaire du patient et rejetées.
Les greffes de CSH sont particulièrement efficaces pour traiter certains types de leucémies aiguës. Cependant, ce type de greffe de cellules souches n’est envisagé qu’en cas d’échec de la chimiothérapie à dose standard.
Une greffe de cellules souches hématopoïétiques utilisant les cellules d’un donneur peut avoir de graves effets secondaires :
Infections – Les cellules souches greffées ont besoin de temps pour produire les cellules sanguines nécessaires à l’organisme. Des infections peuvent survenir du fait du retard inévitable dans le réapprovisionnement du système immunitaire du patient en globules blancs, ce qui laisse le patient très vulnérable aux infections pendant un certain temps. Une surveillance attentive et un traitement antibiotique préventif peut aider à réduire les risques d’infection.
Réaction du greffon contre l’hôte (GVHD) – Cette complication se produit lorsque les cellules sanguines du donneur attaquent les tissus du patient. Les symptômes incluent éruptions cutanées, diarrhées, ampoules, fièvre. La GVHD est une complication grave et peut être mortelle. Elle peut être réduite au minimum en faisant correspondre étroitement le type tissulaire du donneur et celui du patient. Ceci est plus facile à réaliser si le patient a un frère ou une sœur compatible. D’autres stratégies pour prévenir la GVDH consistent à supprimer le système immunitaire au moyen de médicaments et à éliminer du greffon un type spécifique de globules blancs (lymphocytes).
Les chercheurs et les médecins étudient les moyens d’améliorer les méthodes de greffe actuelles afin de pallier ces limites. Le manque de donneurs est un autre défi et plusieurs organisations s’emploient à augmenter le nombre de volontaires dans les banques de donneurs.
La chimiothérapie à forte dose délivrée aux patients leucémiques avant une greffe détruit à la fois les cellules leucémiques et des cellules saines de la moelle osseuse. De nouveaux types de greffe intitulés mini-allogreffes ou allogreffes à conditionnement d’intensité réduite, ont été développés pour réduire ce risque. Ces procédures permettent de réduire les doses de chimiothérapie à utiliser, contribuant ainsi à éviter que la moelle osseuse soit trop endommagée. A la place, les cellules immunitaires du donneur sont greffées avec ses cellules souches hématopoïétiques pour attaquer et éliminer toutes les cellules leucémiques restantes. On appelle cela la réaction du greffon contre la leucémie. Il y a moins d’effets secondaires avec ce type de greffe mais il en subsiste quelques graves, en particulier la GVHD.
Il existe plusieurs nouvelles techniques qui pourraient contribuer à prévenir la GVHD et qui font actuellement l’objet d’essais cliniques. Il est possible d’administrer au patient certains types de cellules immunitaires (lymphocytes T régulateurs) qui ont un effet suppresseur sur le système immunitaire. Cela peut contribuer à empêcher les cellules immunitaires du donneur d’attaquer les propres cellules du patient. On s’efforce également de supprimer sélectivement du greffon les cellules immunitaires responsables de la GVHD.
Des chercheurs et des médecins sont aussi en train d’explorer des traitements qui pourraient diminuer la durée de restauration du système immunitaire du patient après une greffe de cellules souches hématopoïétiques. L’une des options est de traiter le patient avec certaines protéines appelées facteurs de croissance, qui peuvent stimuler la production de certaines cellules immunitaires nécessaires à la lutte contre les infections. Cela peut contribuer à limiter le risque d’infections pendant le rétablissement du patient.
La recherche sur les cellules souches est un domaine qui évolue rapidement. De nouvelles technologies telles que les cellules souches pluripotentes induites sont déjà utilisées pour étudier la leucémie au laboratoire. Elles offrent un moyen de produire en culture de grands nombres de cellules leucémiques. Les chercheurs peuvent alors étudier les cellules pour mieux comprendre les mécanismes de la maladie et pour élaborer de nouveaux traitements. A l’avenir, de nouvelles méthodes pour la production en laboratoire de cellules souches hématopoïétiques et leur utilisation en transplantation pourraient aussi être disponibles. Cela pourrait aider à pallier la pénurie de donneurs de moelle osseuse pour les greffes. A l’heure actuelle, la chimiothérapie associée à une greffe de CSH du patient ou d’un donneur offre un traitement salvateur aux patients leucémiques gravement atteints.
Video from Nature on leukaemia: discovery, how it works and current research (6 mins)
World Marrow Donor Association
Center for International Blood and Bone Marrow Transplantation Research
Anthony Nolan Foundation bone marrow donor registry UK
US National Marrow Donor Program
The European Group for Blood and Bone Marrow Transplantation
UK National Health Service information on bone marrow transplants
Cette fiche d’information a été élaborée par Christine Weber et révisée par Connie Eaves et Linda Barber.
Image principale du sang dans une leucémie myéloïde chronique par Junia Melo/Wellcome Images. Sang sain par Spike Walker/Wellcome Images. Crise blastique dans une leucémie myéloïde chronique par CDC/ Stacy Howard. Echantillon sanguin de leucémie aiguë par Wellcome Images. Patients leucémiques montrant les procédures de chimiothérapie mise dans le domaine public par Bill Branson.
