L'oxygène est l'élixir de la vie. Arrêtez son flux - lors d'un accident vasculaire cérébral, d'une crise cardiaque ou d'un décès - et les tissus du corps réagissent dans une tempête biologique qui finit par entraîner leur mort.

Ce n'est pas génial pour les greffes d'organes. La plupart des organes donnés luttent pour survivre au-delà de la mort. Privés d'oxygène, ils perdent rapidement leur fonction. Les cellules se transforment en taches acides et gonflées qui fuient, blessant leurs voisines. Le système immunitaire s'intensifie, pompant une concoction mortelle d'hormones et de produits chimiques immunitaires qui envoient le cerveau et le système immunitaire en hyperdrive, endommageant la plupart des organes dans le processus. En d'autres termes, une fois que la mort s'est installée, il n'y a pas de retour en arrière.

Ou est-ce?

Une nouvelle étude in Nature suggère qu'il pourrait y en avoir. À l'aide d'un système de circulation externe, une équipe de scientifiques a partiellement ravivé les organes de porcs quelques heures après leur mort. Le système, baptisé OrganEx, fonctionne comme un système circulatoire alternatif. Au lieu de sang, il pompe un substitut synthétique pour faire croire au corps qu'il est encore un peu vivant.

Pour être clair, les scientifiques n'ont pas créé de zombies porcins. Bien que la recette de remplacement du sang ait aidé à préserver certains tissus cérébraux, elle n'a réactivé aucune activité électrique coordonnée dans les neurones. En d'autres termes, il est extrêmement peu probable que les porcs aient repris conscience pendant la procédure. Mais d'autres organes du corps ont reçu un coup de pouce potentiel pour une seconde vie. Les cellules du cœur, du foie et des reins se sont réparées sur la base de multiples analyses moléculaires.

Le but n'est pas de construire un Frankenstein new-age. C'est plutôt pour aider avec le courant transplantation d'organe pénurie et urgences sanitaires causées par une circulation sanguine restreinte. "Cette réalisation indique des moyens d'améliorer les greffes et le traitement des accidents vasculaires cérébraux et des crises cardiaques", écrit Dr Robert Porte de l'Université de Groningue aux Pays-Bas, qui n'a pas participé à l'étude.

Ce n'est pas la première incursion de l'équipe dans la réanimation d'organes morts. Retour en 2019, ils ont déclenché une activité cérébrale chez les porcs quatre heures après leur décès, déclenchant une tempête de feu sur la façon de définir la mort. "Pendant la majeure partie de l'histoire humaine, la mort était très simple... maintenant, nous devons nous demander ce qui est irréversible", a affirmé Valérie Plante. Dr Christof Koch, président et scientifique en chef de l'Allen Institute of Brain Science à l'époque.

"Il s'agit d'une étude vraiment remarquable et incroyablement significative. Il démontre qu'après la mort, les cellules des organes de mammifères (y compris les humains) tels que le cerveau ne meurent pas avant plusieurs heures », a affirmé Valérie Plante. Dr Sam Parnia de l'Université de New York, qui n'a pas participé à l'étude.

Redémarrer le cerveau

Les premiers morceaux de la mort ne sont pas jolis. Lorsque les cellules sont privées d'oxygène, leurs processus moléculaires internes se mettent à l'envers. Le processus est appelé ischémie, ce qui signifie un manque de sang qui transporte normalement l'oxygène. Comme une vallée de cultures sans eau, c'est un mauvais signe : une ischémie au cœur peut déclencher une crise cardiaque ; au cerveau, un accident vasculaire cérébral.

La solution devrait être facile. Ajoutez plus d'oxygène aux cellules, comme de l'eau aux cultures, et elles devraient se redresser.

Pas assez. Par essais et erreurs, les scientifiques ont réalisé que le pompage de tissus privés d'oxygène, par exemple un cerveau ou un cœur, avec du sang riche en oxygène provoque PLUS blessure. C'est comme arroser soudainement un cactus desséché et faire pourrir ses racines.

Nous ne savons toujours pas exactement pourquoi cela se produit, mais les scientifiques ont concocté des idées. Une première percée de la même équipe a eu lieu en 2019, lorsqu'ils ont développé une technique appelée BrainEx pour aider à restaurer une fonction neurale dans 32 têtes de porc après 6 heures d'oxygène appauvri. En pompant un liquide de conservation réchauffé dans les artères du cerveau, les cellules cérébrales ont montré des activités métaboliques normales et ont conservé leur structure, qui s'effondrerait normalement à la mort. Des neurones individuels ont également déclenché des rafales électriques, mais les cerveaux n'ont montré aucun signe d'activité ou de conscience neuronale sophistiquée.

Pourtant, les résultats ont suscité une idée pour l'auteur de l'étude, le Dr Nenad Sestan de l'Université de Yale. Le cerveau est un organe exceptionnellement délicat susceptible de manquer d'oxygène. Si nous pouvons quelque peu le redémarrer, pourquoi ne pas faire de même pour les organes de tout le corps ?

"Si vous pouvez retrouver une fonction dans un cerveau de porc mort, vous pouvez également le faire dans d'autres organes", a-t-il déclaré. a affirmé Valérie Plante..

Tout, partout, tout à la fois

Revenons en arrière.

À la mort, le cœur cesse de pomper. Cela signifie que tous les tissus sont privés d'oxygène et de nutriments, et même après reperfusion avec du sang, ils dépérissent. Leur membrane protectrice se décompose. Les organes perdent leur intégrité structurelle.

L'astuce pour garder les tissus en bonne santé est un liquide spécial appelé perfusat cryoprotecteur. Considérez-le comme un smoothie incroyablement nutritif qui va directement dans votre circulation sanguine. Ou de l'or liquide biologique. Les auteurs ont une recette : Hemopure, un produit chimique qui imite les protéines des globules rouges pour aider à transporter l'oxygène ; produits chimiques pour se protéger contre les caillots sanguins; et une richesse de nutriments pour protéger les cellules contre les dommages.

Mais protéger l'ensemble du corps est un travail beaucoup plus important que simplement préserver une fonction neuronale. Dans la nouvelle étude, les auteurs ont apporté quelques modifications à leur recette. L'un des principaux consistait à ajouter des composants qui aident à contrôler le système immunitaire. Un autre était une aspersion d'électrolytes pour aider les tissus mourants et changer le type d'antibiotiques. Ils ont baptisé leur nouvelle technologie OrganEx.

Pour transfuser le « sang artificiel », l'équipe a mis en place un système automatisé qui pompe le perfusat dans la circulation sanguine des porcs. Ils étaient tous morts d'un arrêt cardiaque une heure plus tôt et n'avaient pas de pouls. L'équipe a opposé son système OrganEx à l'étalon-or des soins - l'ECMO, ou une machine d'oxygénation à membrane extracorporelle - que les hôpitaux utilisent comme tentative de grêle pour les personnes aux prises avec de l'oxygène, par exemple, Covid-19.

Six heures plus tard, ils ont vérifié les résultats. L'ECMO n'a pas été en mesure de fournir correctement de l'oxygène à tous les organes. Certains des plus petits vaisseaux sanguins s'étaient effondrés. En revanche, les animaux traités avec le système OrganEx avaient peu de problèmes d'électrolytes ou d'acidité, qui sont des problèmes courants avec les cellules en décomposition. En creusant plus profondément, trois types de cellules cérébrales semblaient mieux se conserver dans le cortex préfrontal (une région du cerveau à l'avant de votre tête importante pour le raisonnement et d'autres fonctions exécutives).

Allant au-delà du cerveau, l'équipe a ensuite testé OrganEx sur toute une série d'organes corporels, tels que le cœur, les poumons, le foie, reins, et pancréas. Le système a semblé relancer la circulation, l'oxygène circulant dans les tissus du corps. Certaines parties des organes absorbaient le glucose, un type de cellule de sucre souvent utilisé pour le métabolisme. Les foies de porcs traités avec OrganEx ont également pompé une protéine normale, contrairement à ceux sous ECMO. La programmation génétique des cellules a également repris vie, augmentant les gènes impliqués dans la réparation et la restauration cellulaires.

« Au microscope, il était difficile de faire la différence entre un organe sain et un qui avait été traité avec la technologie OrganEx après la mort », a affirmé Valérie Plante. auteur de l'étude, le Dr Zvonimir Vrselja.

Si vous ne pouvez pas le dire, est-ce important ?

Oui. Bien qu'OrganEx aide à revitaliser les organes des porcs, c'est loin d'être un animal mort ramené à la vie. Au contraire, leurs organes étaient mieux protégés contre les faibles niveaux d'oxygène, ce qui se produit lors de crises cardiaques ou d'accidents vasculaires cérébraux.

"On pourrait imaginer que le système OrganEx (ou ses composants) puisse être utilisé pour traiter de telles personnes en cas d'urgence", a déclaré Porte.

La technologie pourrait également aider à préserver les organes des donneurs, mais il reste encore un long chemin à parcourir. Pour le Dr Brendan Parent, directeur de l'éthique de la transplantation et de la recherche sur les politiques à la NYU Grossman School of Medicine, OrganEx peut forcer à repenser le domaine. Par exemple, est-il possible que quelqu'un puisse avoir des organes périphériques fonctionnels mais ne reprenne jamais conscience ? Au fur et à mesure que la technologie médicale se développe, la mort devient un processus, pas un moment.

"Cette situation est connue dans les communautés médicales comme le" pont vers nulle part "et est déjà devenue plus courante avec l'utilisation accrue de l'ECMO dans l'ECPR [réanimation cardiopulmonaire extracorporelle]", écrit Parent.

Pour l'instant, l'étude suggère que les tissus et les organes ont une capacité surprenante à se régénérer après avoir été privés de sang. "Dans l'ensemble, une optimisation et une expansion supplémentaires de notre technologie seront nécessaires pour bien comprendre ses effets plus larges sur les tissus ischémiques et la récupération", ont déclaré les auteurs.

Crédit image : David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang ; Laboratoire Sestan ; École de médecine de Yale. OrganEx restaure les fonctions tissulaires une heure après la mort ; les reins retrouvent leur structure.