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D OSSIER
thématique
Médecine
régénératrice
● Facteurs de croissance et thérapie cellulaire chez les brûlés
et autres pathologies dermatologiques – G. Zakine
● La thérapie cellulaire comme traitement de l’incontinence urinaire
P. Sèbe, F. Haab, C. Pinset (page 75)
● Régénération du myocarde par cardiomyoplastie cellulaire
M. Cortes-Morichetti, D. Mika, E. Chachques (page 77)
● Thérapie cellulaire chez des patients atteints de diabète
R.J. Fernandez Vina, O. Andrin, J. Saslavsky, F.Vrsalovic, L. Camozzi,
O. Ferreyra, A. Classen, J. Ferreyra da Silva Lima, C.D. Adamo, R.F. Fernandez Vina,
F. Foressi, N. Muttis (page 86)
● Thérapie cellulaire de l’ischémie critique des membres inférieurs
J. Emmerich, D. Smadja, P. Gaussem (page 90)
Coordinateur : J.C. Chachques,
service de chirurgie cardiovasculaire
et laboratoire d’étude des greffes
et prothèses cardiaques, hôpital
européen Georges-Pompidou
et hôpital Broussais, Paris.
Facteurs de croissance
et thérapie cellulaire chez les brûlés
et autres pathologies dermatologiques
● G. Zakine*
L
es différents stades de la cicatrisation cutanée mettent en jeu de
nombreux facteurs de croissance,
polypeptides stimulant la prolifération, la migration et la différenciation
cellulaires (1-3). Ces stades font partie,
avec les cytokines qui sont de petites
protéines médiatrices dans l’immunité
et la réparation tissulaires, du groupe
des polypeptides régulateurs sécrétés
par de nombreuses lignées cellulaires.
Leurs rôles sont fondamentaux dans
la cicatrisation tissulaire (4-6), l’ontogenèse, la cancérogenèse et dans la
régulation de l’équilibre entre le renouveau et la mort cellulaire (apoptose).
Se liant à des récepteurs membranaires
spécifiques qui sont alors phosphorylés, ils entraînent l’activation d’en-
* Service de chirurgie plastique reconstructrice et
esthétique, centre des brûlés, hôpital Rothschild,
Paris ; clinique Geoffroy-Saint-Hilaire, Paris.
67
zymes intracellulaires qui déclenche
une cascade de réactions conduisant
à l’activation de gènes permettant une
synthèse protéique ou préparant la
cellule à la mitose (c’est-à-dire stimulant la multiplication cellulaire). Après
lésion cutanée, plusieurs facteurs de
croissance sont produits ; ils participent
au processus inflammatoire, permettent la lutte contre la contamination
bactérienne, déclenchent et contrôlent
la réparation cutanée. Chaque facteur a
une ou des action(s) sur un ou plusieurs
type(s) cellulaire(s), et tous ces facteurs
sont dépistés à différentes concentrations durant les différentes phases de
la cicatrisation (7, 8). Par ailleurs,
l’équilibre entre les divers facteurs de
croissance présents durant la cicatrisation n’est pas le même chez l’adulte
et le fœtus chez lequel (et cela est vrai
pour tous les fœtus de mammifères) la
régénération tissulaire se réalise sans
cicatrice (9).
Le Courrier de la Transplantation - Volume VII - n o 2 - avril-mai-juin 2007
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La peau, totalisant environ 15 % du
poids corporel pour 1,5 à 2 m2, assure
des fonctions de protection, de sensation, de thermorégulation et de métabolisme. Elle est constituée de trois
couches : l’épiderme, composé d’un
épithélium stratifié et kératinisé formé
de cinq couches distinctes et de 95 %
de kératinocytes, assurant la protection
et étant en contact avec l’extérieur ;
le derme, séparé de l’épiderme par la
membrane basale et composé du derme
papillaire superficiel et du derme réticulaire profond ; l’hypoderme, constitué
de tissu adipeux. Derme et hypoderme
contiennent des terminaisons nerveuses,
des annexes (glandes sébacées, glandes
sudoripares et follicules pileux) et de
nombreux vaisseaux sanguins.
La brûlure, le plus souvent thermique,
est une destruction plus ou moins
profonde de la peau. Cette dernière
cicatrise à partir de la couche basale,
si elle a été épargnée, et des annexes qui
contiennent des kératinocytes permettant la régénération de l’épiderme. Le
derme, s’il est atteint, cicatrise en se
remodelant sur plusieurs mois. Plus
la brûlure est profonde et plus la cicatrisation est longue, voire impossible
spontanément en cas de destruction
étendue en profondeur et en surface,
ce qui nécessite alors des excisionsgreffes cutanées. Accélérer et améliorer
la cicatrisation cutanée permettrait de
diminuer la morbidité et la mortalité,
d’écourter les douleurs et de réduire la
durée d’hospitalisation.
FACTEURS DE CROISSANCE
ET BRÛLURE
Le FGF-2
Les FGF (Fibroblast Growth factors’)
sont une famille de 23 isoformes (10).
Le FGF-2 (bFGF [basic FGF]), qui est,
avec le FGF-1 (aFGF [acid FGF]), la
plus étudiée des isoformes, a été identifié pour la première fois en 1974 par
Gospodarowicz pour son action sur la
prolifération et la différenciation des
fibroblastes en culture (11). Le FGF-2
contient 146 acides aminés et a un poids
moléculaire de 18 à 24 kilodaltons (kD)
[1, 2]. Pour l’ensemble de la famille des
FGF, la transduction du signal se fait par
l’intermédiaire de quatre récepteurs tyrosine kinase transmembranaire (FGFR
1-4), qui peuvent lier indifféremment
tous les FGF, mais avec une affinité
différente.
Des facteurs de croissance et des cytokines interviennent lors de chacune des
phases de la réparation tissulaire après
brûlure ou autre lésion cutanée. Ces
phases sont l’inflammation, la détersion, la prolifération (bourgeonnement
et épidermisation) et le remodelage.
Le FGF-2, présent dans pratiquement
tous les tissus, est synthétisé par de très
nombreux types cellulaires, et presque
toutes les cellules possèdent un récepteur
spécifique pour ce facteur. Le FGF-2
nécessaire à la prolifération et au maintien de la différenciation d’un grand
nombre de cellules d’origine méso- et
neuro-ectodermique, notamment les
cellules endothéliales et les myocytes
cardiaques et vasculaires, joue un rôle
important dans la régulation de la vascularisation, ainsi que dans la formation
du tissu nerveux et du tissu conjonctif.
Son action neurotrophique et un puissant
effet angiogénique ont été démontrés in
vitro. Ses effets sur le développement
embryonnaire et néonatal, l’angiogenèse
et la cicatrisation tissulaire ont, eux,
été démontrés in vivo. C’est un facteur
heparin binding, c’est-à-dire se fixant
aux glycosaminoglycanes de la famille
des héparanes sulfates lors de son transfert dans l’organisme.
La cicatrisation après lésion cutanée,
obtenue par reconstitution du derme et
de l’épiderme, est sous le contrôle des
nombreux facteurs de croissance dont
les FGF-2, KGF-1 et 2, VEGF, PDGF,
TGFβ, EGF et IGF-1.
Le FGF-2 accélère la réépidermisation
(12) et la formation du tissu de granulation en favorisant la synthèse de différents
composants de la matrice extracellulaire
dont le collagène, la fibronectine et des
protéoglycanes (13). Une administration
68
locale accélère la cicatrisation de plaies
chez le porc (12) et améliore la cicatrisation chez le rat diabétique (16). Par
ailleurs, le FGF-2 accélère la cicatrisation d’une plaie ischémique (17). Dans
la cicatrisation après brûlure, il intervient lors de l’angiogenèse en stimulant
la production et le relargage d’enzymes
nécessaires au “démarrage” de l’angiogenèse et en stimulant la prolifération et
l’organisation en μtubules des cellules
endothéliales. Par ailleurs, il va favoriser
la cicatrisation dermique en permettant
la multiplication et la migration des
fibroblastes et la synthèse de collagène et accélérer la réépidermisation
en multipliant les kératinocytes. Cette
action sur la réépidermisation a été
démontrée expérimentalement (18, 19) et
surtout en clinique dans une large étude
multicentrique chinoise. L’application
topique de FGF-2 (recombinant d’origine bovine) a permis l’accélération de
la cicatrisation et la réduction de la durée
d’hospitalisation de patients présentant des brûlures au deuxième degré
superficielles et profondes (20). Cette
même étude a été élargie à un groupe
de patients avec une zone donneuse de
greffe et à un autre groupe de patients
porteurs d’ulcère chronique. Elle a
également montré une accélération de
la cicatrisation (21). Très récemment,
le FGF-2 a été utilisé dans deux études
cliniques japonaises, dans lesquelles il
a été démontré qu’il améliore la qualité
de greffe de peau chez l’adulte (22) et
l’aspect hypertrophique de cicatrice de
brûlure au deuxième degré chez l’enfant
(23). Une amélioration significative de
la pigmentation, de la souplesse et de la
vascularisation a été retrouvée.
KGF-1 et KGF-2
(Keratinocyte Growth Factor)
Le KGF-1 et le KGF-2 sont deux facteurs
de la famille des FGF (KGF-1 = FGF-7
et KGF-2 = FGF-10) qui sont sécrétés
par les fibroblastes et les cellules endothéliales. Les KGF sont des protéines
de 26 et 28 kD. Ils interagissent avec
un récepteur retrouvé exclusivement
au niveau des cellules épithéliales
(24, 25).
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Chez les souris transgéniques sans KGF,
l’épiderme est atrophique (25) et on
retrouve une diminution de l’expression
des KGF chez les souris diabétiques (26)
ou traitées par corticoïdes (27). L’administration de KGF-1 ou de KGF-2 accélère la
réépithélialisation et augmente la synthèse
de collagène par les fibroblastes par l’intermédiaire des cellules épithéliales qui
sécrètent du PDGF, du TGFβ et des FGF
(28, 29). L’épidermisation de greffes cutanées en filet sur le rat “nude” est accélérée
par le KGF-2 (30). Récemment, l’action
d’un facteur proche des KGF et qui est
sécrété par les kératinocytes suprabasaux
après une lésion cutanée, le FGF-22, a
été mise en évidence dans la cicatrisation cutanée (31). Les KGF agissent sur
les kératinocytes, mais aussi sur d’autres
types de cellules épithéliales comme les
cellules intestinales et les hématocytes.
Ils protègent également ces cellules des
effets d’une irradiation ou d’un stress
oxydatif (32). Ils accélèrent la cicatrisation du derme et de l’épiderme chez le
rat transfecté par des liposomes contenant
du KGF ADNc (33).
Dans un modèle de brûlure superficielle
et profonde chez le porc, un KGF recombinant augmente la réépidermisation et
une hybridisation in situ retrouve une
expression prononcée de KGFR dans
les follicules pilaires et dans les kératinocytes épidermiques (58).
En clinique, le KGF-2 accélère la cicatrisation des ulcères veineux (34) et
l’intérêt du KGF-1 et 2 est évalué dans
des études en cours chez des patients
souffrant d’ulcérations buccales après
radiochimiothérapie.
Les KGF ont donc un rôle important
dans la reconstitution du derme et de
l’épiderme après brûlure.
VEGF
(Vascular Endothelial Growth Factor)
Le VEGF, appelé autrefois Vascular
Permeability Factor, est une glycoprotéine homodimérique de 45 kD qui
présente quatre isoformes. Le VEGF,
comme les FGF, est un facteur heparin
binding. Puissant facteur angiogénique,
il agit essentiellement sur les cellules
endothéliales et joue un rôle dans le
développement des vaisseaux et dans
la réparation de l’endothélium.
disulfures. Il présente trois isomères :
le PDGF-AA, le PDGF-AB et le PDGFBB, qui agissent sur deux récepteurs
spécifiques : α pour la chaîne A et β
pour la chaîne B (46).
Le VEGF a d’abord été identifié comme
une protéine sécrétée par des cellules
tumorales permettant d’augmenter la
perméabilité des microvaisseaux (35).
Ensuite, il se révéla être un facteur mitogène spécifique stimulant la prolifération
des cellules endothéliales vasculaires
(36). Son action sur la relaxation des
artères coronaires a été montrée (37),
ainsi que son action angiogénique favorisant la néoangiogenèse dans des modèles
animaux de lambeaux ischémiés (38,
39), dans des modèles d’ischémie liée
au gonflage d’une prothèse d’expansion
tissulaire, ou encore dans des modèles
d’ischémie myocardique (40). L’administration de VEGF stimule la libération de
monoxyde d’azote (NO) par les cellules
des endothéliums vasculaires, et la NO
Synthase Inhibitor administrée dans un
modèle d’aorte thoracique explantée de
rat, en diminuant le taux de NO, augmente
l’expression d’ARNm VEGF (41).
Il est contenu dans les granules α des
plaquettes, où il a été initialement mis en
évidence, et on le retrouve aussi dans les
macrophages, les cellules endothéliales
et les cellules musculaires lisses.
Chez des patients atteints d’artériopathie
oblitérante des membres inférieurs, un
gène codant pour le VEGF a été injecté
en intra-artériel, ce qui a permis de
développer une circulation collatérale
distale (42).
Après une effraction cutanée ou après
brûlure, le VEGF est sécrété d’abord par
les kératinocytes, les macrophages et les
fibroblastes (43) ; sa production augmente
en réponse à la lésion (44) et favorise ainsi
la revascularisation. L’administration de
VEGF augmente le tissu de granulation
dans des plaies expérimentales, ischémiques ou non (45). Le VEGF, par son
action angiogénique, favorise donc la
cicatrisation après brûlure.
PDGF
(Platelet Derived Growth Factor)
Le PDGF est un polypeptide organisé en
homo- ou hétérodimère par combinaison
de deux chaînes unies par des ponts
69
Il est chémotactique pour les fibroblastes,
les monocytes, les polynucléaires neutrophiles et les macrophages (47) et, in vitro,
il favorise l’organisation en μtubules de
cellules endothéliales en culture. Il est
mitogénique pour les fibroblastes et les
cellules musculaires lisses vasculaires.
Il stimule la production de collagène, de
protéoglycanes et agit pendant la phase
lésionnelle et la phase inflammatoire (48,
49). Il accélère la cicatrisation chez le rat
diabétique (50) et dans une série clinique
d’ulcères chroniques (51).
Dans la cicatrisation après brûlure, il
intervient lors de la première phase de
détersion et lors de la cicatrisation par
son effet pro-inflammatoire, angiogénique et son action sur les fibroblastes.
Dans un modèle de brûlure superficielle
et profonde chez le porc, le PDGF-BB
augmente la formation de tissu de granulation et n’a pas d’action sur la réépidermisation (52).
TGFβ
(Transforming Growth Factor β)
Le TGFβ est une glycoprotéine de 25 kD,
de structure homodimérique et contenant
122 acides aminés par chaîne. Il a été
initialement isolé à partir de cellules
cancéreuses (53).
Il présente cinq isoformes (TGFβ 1-5),
trois récepteurs connus (deux à haute
affinité : molécules transmembranaires ;
un à basse affinité : récepteur III, dans
la matrice extracellulaire au niveau de
protéoglycanes) et se retrouve dans le
rein, le foie, le cœur et les vaisseaux
(54). Il est libéré par les plaquettes, les
macrophages et les fibroblastes.
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Des rôles biologiques ont été démontrés dans le développement et la maturation du système cardiovasculaire dès
la vie embryonnaire. Le TGFβ a un
rôle morphogénique sur les fibroblastes
cardiaques et un rôle antiprolifératif sur
les cellules endothéliales et les macrophages. Son rôle angiogénique a été
démontré. In vivo, il stimule la formation
de vaisseaux et, in vitro, il inhibe la prolifération de cellules endothéliales, régule
la protéolyse de la matrice extracellulaire
et stimule, par l’intermédiaire de l’activation des fibroblastes, la production
de fibronectine et de collagène (55). Le
PDGF, libéré par les plaquettes pendant
la formation du thrombus, exerce un
chimiotactisme sur les macrophages
qui sécrètent du TGFβ.
L’action principale du TGFβ est exercée
sur la migration, la maturation et l’activation (synthèse de matrice extracellulaire) des fibroblastes. Les principales
isoformes étudiées sont le TGFβ1, β2 et
β3. Le TGFβ1 accélère la cicatrisation
chez le rat et le lapin dans un modèle
de plaies cutanées irradiées, traitées
par corticoïdes ou non (56, 57). Une
augmentation de l’expression du TGFβ1
se retrouve au niveau des cicatrices
chéloïdes (58) et hypertrophiques (59).
En fait, l’action des trois principales
isoformes de TGFβ n’est pas la même.
Le TGFβ1 et le TGFβ2 favorisent la
production de matrice extracellulaire et
donc de cicatrice fibreuse, tandis que le
TGFβ3 prévient la survenue de cicatrices
fibreuses (60). La neutralisation par des
anticorps de l’action des TGFβ1 et β2
ou l’administration de TGFβ3 réduisent l’épaisseur de la cicatrice chez le
rat (61). Par ailleurs, l’administration
de TGFβ1 provoque une fibrose dans
un modèle de cicatrice fœtale chez le
rat (62) et l’analyse d’une plaie fœtale
montre l’absence de TGFβ1 (63). Des
taux faibles de TGFβ1 et 2 et de PDGF et
des taux élevés de TGFβ3 sont retrouvés
dans les plaies embryonnaires, qui ont
comme caractéristique de régénérer sans
cicatrice (63). L’administration topique
par un gel d’un peptide synthétique
antagoniste du TGFβ, dans un modèle
de brûlure chez le porc et d’excision
cutanée chez le porc et le lapin, a montré
une accélération de la réépidermisation
et une diminution de la contraction et
de l’épaisseur de la cicatrice (64). Les
TGFβ1 et β2 ont donc probablement une
action favorisant l’apparition d’une cicatrice hypertrophique ou chéloïde chez
le brûlé.
Le TGFα, qui est sécrété par les macrophages et les lymphocytes, agit également dans la cicatrisation cutanée en
favorisant le développement du tissu
de granulation et en stimulant la réépidermisation et l’angiogenèse.
EGF (Epidermal Growth Factor)
L’EGF, peptide de 5,7 kD, isolé initialement à partir de glande sous-maxillaire
de souris, est sécrété par les kératinocytes
et les macrophages. L’EGF stimule la
prolifération des myocytes vasculaires. Il
accélère l’épithélialisation et augmente la
production de collagénases par les fibroblastes permettant un remodelage, une
maturation du derme. L’expression du
récepteur de l’EGF est augmentée dans
les cicatrices hypertrophiques (65), ce
qui permet de penser que l’EGF joue un
rôle dans la survenue de cicatrices hypertrophiques. L’expression du récepteur de
l’EGF est diminuée dans les fibroblastes
anciens (66), ce qui peut participer au
ralentissement de la cicatrisation chez les
sujets âgés. L’EGF inhibe par ailleurs la
contraction d’une cicatrice fœtale.
L’administration d’EGF accélère la cicatrisation et la réépidermisation dans des
modèles de plaies (67) et de brûlures du
deuxième degré superficielles (68). Il joue
donc également un rôle important dans la
cicatrisation cutanée après brûlure.
En revanche, l’utilisation topique d’EGF
n’a pas accéléré l’épidermisation de
plaies superficielles dans une étude chez
le volontaire sain (69).
IGF (Insulin-like Growth Factor)
L’IGF est un peptide circulant de
70 acides aminés, sécrété principalement
au niveau du foie par les hépatocytes
70
et au niveau des muscles squelettiques.
Il est aussi sécrété par les cellules endothéliales, les myocytes vasculaires, les
fibroblastes, les neutrophiles et les
macrophages lors d’une lésion cutanée
(70). Il existe deux isoformes : l’IGF-I et
l’IGF-II. Il se fixe à un récepteur spécifique et a des effets métaboliques semblables à ceux de l’insuline. Il stimule la
croissance des cellules endothéliales des
microvaisseaux, mais plus faiblement
que le FGF-2 ou le PDGF. L’expression
de l’IGF est stimulée par le FGF-2 dans
les fibroblastes et par le PDGF dans les
myocytes vasculaires. L’IGF stimule la
prolifération des kératinocytes et des
fibroblastes et la synthèse du collagène.
Il participe au contrôle du turnover des
cellules endothéliales et favorise l’angiogenèse (71). La concentration de
l’IGF-II dans les tissus diminue rapidement après la naissance. C’est donc,
en dehors de la période fœtale, essentiellement l’IGF-I qui joue un rôle dans la
cicatrisation cutanée. Sa concentration
augmente dans les 48 heures qui suivent
une plaie (70) et est diminuée chez le rat
diabétique (72) ou le rat traité par corticoïde (73). Par ailleurs, l’administration
d’IGF-I accélère la cicatrisation chez le
rat diabétique ou traité par corticoïdes.
Dans un modèle de brûlure thermique
chez le rat, la transfection par le gène
de l’IGF-I accélère la cicatrisation (74).
L’IGF-I a donc également un rôle dans
la cicatrisation après brûlure.
Résumé chronologique de l’action
des facteurs de croissance qui interviennent dans la cicatrisation cutanée
(4, 5) [tableau]
Lors de la première phase succédant à
la lésion cutanée, la phase d’inflammation, les plaquettes libèrent le PDGF,
le TGFα et β et l’EGF. Ces facteurs
attirent et stimulent les polynucléaires
neutrophiles qui jouent un rôle lors de la
phase de détersion par leurs actions de
phagocytose et de contrôle de l’infection
locale. Ils agissent aussi sur les macrophages qui produisent PDGF, TGFβ,
FGF-2, EGF, cytokines et participent à
la phagocytose, ainsi que sur les lymphocytes qui produisent le TGFβ et des
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Tableau. Structure et fonctions biologiques du RGTA (Regenerating agents) et des facteurs de croissance ayant un rôle dans la
cicatrisation après brûlure.
Structure
Cellules sécrétantes
Distribution
Rôles biologiques
Récepteurs
FGF-2
Gène : 3 exons et 2 introns
sur chromosome 4 146 AA
pas de séquence signal
4 isoformes de 18 à 24 kD
Macrophages
cellules endothéliales
fibroblastes
Cerveau, hypophyse, rétine,
glande surrénale, foie, rein,
prostate, thymus, os,
corps jaune, placenta
Angiogénique, myogénique,
neurotrophique, stimule la production
et le relargage d’enzymes nécessaires
à la digestion tissulaire précédant
la prolifération et la migration
des cellules endothéliales
Cellules endothéliales,
cellules musculaires,
myocytes cardiaques pendant
les périodes fœtale
et néonatale, myoblastes,
ostéoblastes
4 récepteurs différents isolés
KGF-1
et 2
Famille des FGF 26 et 28 kD
Fibroblastes
cellules endothéliales
Épiderme, rein, vessie,
estomac, pancréas, intestin
Réépithélialisation
(synthèse de collagène)
Cellules épithéliales
VEGF
Glycoprotéine homodimérique Kératinocytes,
45 kD
macrophages, fibroblastes
4 isoformes
(121, 165, 189, et 206 AA)
Gène : 8 exons
Myocyte cardiaque,
cerveau, glande pituitaire,
rein, foie, ovaire
Angiogenèse, réendothélialisation,
régulation de la perméabilité capillaire,
stimulation de l’expression
et du relargage d’enzyme dont l’action
précède la néoangiogenèse
Exclusivement les cellules
endothéliales microet macrovasculaires
2 types de récepteurs
exprimés en permanence
PDGF
Dimère
3 isoformes : AA, AB, BB
granules α des plaquettes
macrophages,
cellules musculaires lisses
et endothéliales
Vaisseaux
Détersion d’une plaie, angiogenèse,
Polynucléaires neutrophiles
chémotactique pour fibroblaste, neutro-, macrophages
macro-, mitogénique pour fibro.
et cellules musculaires lisses
TGFβ
Glycoprotéine 25 kD
5 isoformes
Plaquettes
macrophages, monocytes,
lymphocytes, fibroblastes
Cœur, foie, rein, vaisseaux
Angiogenèse, régulation
de l’angiogénèse, stimulation
des fibroblastes (synthèse de collagènes,
GAG, fibronectine)
Fibroblastes,
cellules endothéliales
EGF
5,7 kD
Kératinocytes,
macrophages
Derme, vaisseaux
Réépithélialisation, remodelage
et maturation du derme
Cellules épithéliales,
fibroblastes,
myocytes vasculaires
IGF-I
Peptide 70 AA
Fibroblastes
cellules endothéliales
myocytes vasculaires
macrophages
Foie, vaisseaux
Stimule les fibroblastes, les kératinocytes,
l’épidermisation, la cicatrisation dermique
et angiogénique
Fibroblastes,
cellules endothéliales
RGTA
Dérivé de dextran obtenu
par substitutions successives
65 kD
Angiogénique, myogénique,
ostéogénique, favorise la cicatrisation
de divers tissus, en mimant les propriétés
des héparanes sulfates
Se lit aux facteurs
de croissance “à affinité
pour l’héparine” : bFGF, VEGF,
TGFβ, PDGF, BMP, ou l’HBEGF
cytokines. Les cellules endothéliales des
vaisseaux et les kératinocytes stimulent
eux aussi les neutrophiles ainsi que les
monocytes qui vont sécréter le PDGF, le
TGFβ, le TNFα (Tumor Necrosis Factor)
et l’IL-1 (interleukine 1). Les polynucléaires neutrophiles, les macrophages,
les lymphocytes et les monocytes vont
stimuler la migration, la multiplication et la synthèse des fibroblastes et
des cellules endothéliales. Les cellules
endothéliales et les fibroblastes produisent les KGF-1 (ou FGF-7) et KGF-2
(ou FGF-10) qui vont stimuler la multiplication de cellules épithéliales. Par
ailleurs, le PDGF et le FGF-2 agissent
sur les myocytes vasculaires et les fibroblastes qui sécrètent l’IGF-I, qui stimule
à son tour la prolifération des cellules
endothéliales, des kératinocytes et des
fibroblastes. Cette phase inflammatoire
qui dure quelques jours est suivie par
la phase dite de “prolifération”, durant
laquelle les fibroblastes vont synthétiser
des collagènes de type I et III, le FGF2, l’IGF-I, le TGFα et le PDGF. Les
cellules endothéliales, qui sont attirées
par le PDGF, se multiplient sous l’effet
du VEGF et du FGF-2, et s’organisent
en microtubules et en petits vaisseaux
en “glissant” sur la fibronectine produite
par les fibroblastes ; ainsi s’instaure
71
l’angiogenèse. Les fibroblastes, par
leur synthèse, agissent donc aussi sur
les cellules endothéliales (migration,
multiplication et organisation) ainsi
que sur les cellules épithéliales. Ces
fibroblastes, lorsqu’ils ont synthétisé
la matrice extracellulaire, peuvent se
transformer, sous l’effet du PDGF et du
TGFβ produits par les macrophages, en
myofibroblastes qui vont contracter la
plaie, participant à l’aspect rétractile des
cicatrices de brûlure. Les kératinocytes
vont se multiplier sous l’effet du FGF-2
(produit par les cellules endothéliales,
les fibroblastes et les macrophages), de
l’EGF (synthétisé par les macrophages),
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de l’IGF-I (sécrété par les cellules endothéliales, les fibroblastes, les neutrophiles
et les macrophages) et des KGF-1 et 2
(synthétisés par les cellules endothéliales
et les fibroblastes). Ils vont migrer de
la membrane basale et des annexes qui
ont été épargnées par la brûlure vers la
surface, où ils se répartissent en couches
pour reconstituer l’épithélium cutané
pluristratifié. Un rétrocontrôle négatif
existe au niveau de la prolifération des
fibroblastes et des cellules épithéliales.
Lorsque l’épidermisation est réalisée,
la multiplication des kératinocytes se
ralentit et le bourgeonnement dermique
s’arrête. Cette phase de prolifération,
qui dure quelques semaines, est suivie
de la phase de remodelage, beaucoup
plus longue, puisqu’elle peut durer de
quelques mois à deux ans, et durant
laquelle le rôle des facteurs de croissance est beaucoup moins important.
On retrouve alors un équilibre normal
entre les différents collagènes (le type
immature n’est plus prépondérant),
dont la synthèse ralentit ; les phénomènes inflammatoires disparaissent et
la vascularisation locale se normalise.
Une production trop importante de
matrice extracellulaire et de collagène,
sous l’influence des TGFβ1 et 2, peut
conduire à une cicatrice hypertrophique
ou chéloïde.
UN MODULATEUR DE FACTEURS
DE CROISSANCE ENDOGÈNES :
LE RGTA (REGENERATING AGENT),
ET LA CICATRISATION CUTANÉE
Structure biochimique
et rôle du RGTA
Les regenerating agents (RGTA) sont
des biopolymères solubles obtenus par
synthèse chimique (75-77) qui miment
certaines propriétés de l’héparine ou des
héparanes sulfates, comme de stabiliser
et protéger in vitro certains facteurs de
croissance à affinité pour l’héparine
(heparin binding) [HBGF].
Les héparanes sulfates, qui sont des
glycosaminoglycanes, se lient à des
molécules données et les transportent
vers des sites spécifiques, ce qui
augmente l’activité de ces molécules.
Les héparanes sulfates potentialisent
l’action biologique de facteurs de croissance HBGF, comme les FGF, le VEGF,
le TGFβ, le PDGF ou la BMP (Bone
Morphogen Protein) en les protégeant,
d’une part, de l’inactivation par le PH
ou par la chaleur, et, d’autre part, de la
dégradation enzymatique, en inhibant
certaines protéases libérées dès la phase
inflammatoire de la cicatrisation.
Des expériences récentes indiquent que
ces polysaccharides sulfatés favorisent
le recrutement de cellules souches
circulantes via une mobilisation de
chimiokines et offrent localement un
microenvironnement favorable à une
nidation de ces cellules pluripotentes.
Le RGTA actuellement utilisé est un
dérivé chimique de dextran chimiquement remplacé par des groupements
carboxyliques, sulfates et hydrophiles
introduits sur la chaîne de glucose à des
taux et des positionnements précis, d’un
poids moléculaire de 65 000 daltons. Les
RGTA sont sélectionnés pour leurs capacités à potentialiser l’action des facteurs
HBGF et pour être dénués d’effet anticoagulant.
Effets du RGTA sur différents modèles
de lésion tissulaire
Le RGTA accélère la régénération
et la réinnervation musculaire après
écrasement (78). Dans un modèle de
cardiomyoplastie électrostimulée chez
le mouton, il préserve la trophicité et la
vascularisation du muscle squelettique
transposé (79).
Dans différents modèles de cicatrisation, le RGTA a montré son efficacité.
Il accélère la cicatrisation précoce dans
un modèle d’anastomose colique (80),
améliore la cicatrisation osseuse (81) et
optimise la cicatrisation cutanée dans un
modèle de perte de substance cutanée
chez le rat (82). Il accélère la cicatrisation cornéenne chez le rat, prévient la
survenue d’une mucite induite (83) et
72
d’une parodontite destructrice induite
chez le hamster (84), augmente l’endothélialisation d’une prothèse vasculaire
(85) et dans un modèle d’infarctus chez
le porc, il préserve la fonction myocardique (86).
Le RGTA, qui potentialise l’action de
facteurs de croissance endogènes HBGF
dont plusieurs ont une action dans la
cicatrisation après brûlure (FGF-2,
KGF-1 et 2, VEGF, PDGF et TGFβ1, 2
et 3), a été appliqué en topique et en intramusculaire de façon hebdomadaire dans
un modèle de brûlure chez le rat hairless (87). Les résultats préliminaires ont
montré une accélération de la réépidermisation entre J4 et J6, une zone de stase
(déterminée par les lésions vasculaires
secondaires) moins étendue à J3 et une
zone de remodelage du derme moins
étendue à J14 et J30. L’analyse des taux
de synthèse des collagènes de types I, III
et V provenant de biopsies de la zone
de cicatrisation à J7 et J180 a montré
que seule la synthèse des collagènes de
type III était augmentée (de 2,5 fois)
comparativement à des biopsies de peau
saine. Le traitement local par le RGTA a
permis de supprimer cette augmentation,
aussi bien sur le court terme que sur le
long terme.
THÉRAPIE CELLULAIRE
ET CICATRISATION CUTANÉE
D’autres axes thérapeutiques sont en
développement pour traiter la lésion ou
la destruction cutanée. Une approche
biotechnologique peut bénéficier au traitement des grands brûlés ou de plaies
chroniques résistantes aux traitements
conventionnels.
La thérapie génique est probablement
une importante voie d’avenir. Nombre
d’études expérimentales et cliniques
utilisant le transfert de gène ont montré
l’efficacité et l’aspect sélectif de ce mode
de traitement sur la cicatrisation cutanée
(34, 67, 74) ou en chirurgie plastique
(44). L’expression du facteur angiogène
transféré est prolongée et localisée,
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thématique
alors que l’administration est unique.
En revanche, les risques potentiels de
la thérapie génique sont l’induction
d’une réponse inflammatoire, le transfert aspécifique du gène à d’autres types
cellulaires et le manque de contrôle de
l’expression du gène transféré.
L’ingénierie tissulaire (tissue engineering) a connu d’importants développements ces dernières années, en
particulier concernant la peau artificielle
(88-90). Les substituts dermiques, d’origine bovine comme l’Integra®, sont déjà
utilisés couramment chez les brûlés. La
matrice de collagène est alors colonisée
par les fibroblastes de l’hôte et une
néovascularisation dermique s’organise.
Ces substrats dermiques, initialement
non cellularisés, sont utilisés en couverture définitive chez les brûlés avant la
pose d’une couche d’épiderme provenant
d’une greffe autologue ou d’une culture
de kératinocytes autologues.
La thérapie cellulaire est une autre voie
prometteuse. Toujours dans le traitement
des brûlés, la culture de kératinocytes,
réservés à certains centres, consiste à
prélever 1 cm2 de peau saine et à mettre
des kératinocytes en culture pendant
3 semaines. Une couche d’environ 1 m2
d’épiderme autologue est obtenue. Elle
est alors greffée directement sur une zone
de brûlure du troisième degré excisée ou
bien sur une matrice de collagène qui a
été posée 2 ou 3 semaines auparavant
(Integra®). La culture de kératinocytes
autologues est limitée par son coût et
est indiquée lorsque la surface brûlée
est très importante.
Un équivalent dermique, le Dermagen®,
utilisant la culture de kératinocytes
allogéniques, est aussi proposé (91).
Il associe une matrice dermique, éponge
constituée de collagène et de glycosaminoglycanes (chondroïtine 4 et 6 sulfate)
réticulée par l’adjonction de chitosane,
qui est colonisée in vitro (en 21 jours)
par des kératinocytes allogéniques
capables de sécréter des cytokines, des
facteurs de croissances et des métalloprotéases. Des peaux reconstruites dans
ce système (matrice de collagène-GAGchitosane, colonisée par des fibroblastes
humains et recouverte par des kératinocytes) ont été greffées sur la souris
nude (92) et le porc immunodéprimé
(93) et ont montré une bonne tolérance
et la formation d’élastine humaine (92).
Il pourra être utilisé soit comme un
greffon (comme l’Integra®), soit comme
un simple pansement.
Les avantages de l’utilisation du
RGTA par rapport aux facteurs de croissance recombinants sont multiples. C’est
une molécule stable sans toxicité établie.
Agissant à des doses plus de mille fois
inférieures, il présenterait un coût bien
moindre. Préservant l’action des facteurs
de croissance endogènes et respectant
leurs séquences dans l’espace et le
temps, le RGTA agit comme un cocktail
de facteurs dont le risque oncogène théorique semble donc moindre que lors de
l’administration d’un facteur recombinant unique. Enfin, il permet d’envisager
une véritable régénération sans fibrose
au lieu d’une classique cicatrisation.
PERSPECTIVES CLINIQUES
Les résultats des nombreuses études
expérimentales sur les facteurs de croissance ouvrent de multiples perspectives
cliniques. Avant toute utilisation thérapeutique, il faudra répondre encore à
des questions concernant la nécessaire
innocuité et l’absence de risque oncogène de ses molécules mitogéniques, les
meilleures voies d’administration (94), le
dosage, la concentration, la fréquence et
la durée de l’administration des facteurs,
et s’il est préférable d’en administrer un
seul (le plus efficace), d’administrer un
“cocktail” de facteurs ou d’appliquer un
potentialisateur comme le RGTA qui agit
sur plusieurs facteurs endogènes. Parce
que l’anatomie et la physiologie de sa
peau sont celles qui se rapprochent le
plus de la peau humaine, le porc doit
être l’animal de prédilection pour les
expérimentations sur la brûlure (95) et
doit être préféré au rat hairless et au
chien hairless (96).
73
Dans le traitement des brûlés, des
facteurs accélérant la réépithélialisation,
améliorant le remodelage dermique et
augmentant l’angiogenèse permettraient
de réduire la morbidité et la mortalité en
accélérant la cicatrisation et l’épidermisation des greffes cutanées, d’améliorer
le suivi et les résultats, et de diminuer
la durée d’hospitalisation et donc le
coût. Le contrôle de la cicatrisation
pourrait permettre d’améliorer la qualité
du remodelage à long terme, de diminuer le caractère souvent fibreux des
cicatrices chez le brûlé et d’éviter l’apparition de cicatrices hypertrophiques
ou chéloïdes (97). L’utilisation plus
fréquente de culture de kératinocytes
autologues et les progrès constants dans
le domaine de la conception de peau
artificielle nous permettent d’espérer
la commercialisation dans un avenir
proche d’un substitut cutané artificiel
qui serait, dans l’idéal, dermo-épidermique et autologue.
La chirurgie reconstructrice nous semble
pouvoir également bénéficier de ces perspectives dans la chirurgie des lambeaux
présentant un risque vasculaire ou pour
améliorer la cicatrisation, en particulier
de zone ischémiques, traumatisées, radiques, ou sur un terrain défavorable (artéritique, diabétique, dénutri). La chirurgie
plastique et esthétique, particulièrement
exigeante en ce qui concerne la qualité et
la discrétion des cicatrices, bénéficiera
aussi des éventuels progrès permis par
l’utilisation de ces facteurs.
CONCLUSION
Les facteurs de croissance ont donc un
rôle majeur dans tous les processus de
cicatrisation tissulaire. Ils interviennent
dans chacune des phases de la cicatrisation cutanée après brûlure. Les études
les concernant ont débouché sur des
travaux expérimentaux dont les résultats
ouvrent de nombreuses perspectives
cliniques. Le traitement des brûlés pourrait dans un avenir proche être amélioré
par l’utilisation de facteurs permettant
l’accélération de la réépidermisation
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thématique
et l’amélioration de la cicatrisation
dermique. Les observations des effets
du RGTA sur la qualité, la rapidité de
cicatrisation et la diminution des fibroses
sur le court et long terme ouvrent une
nouvelle voie thérapeutique dans le traitement des brûlés. De par la simplicité
de son action et de sa mise en œuvre,
la voie des RGTA pourrait rapidement
venir s’ajouter à celle des facteurs de
croissance, des thérapies cellulaires et
autres approches en développement pour
concourir à l’amélioration du traitement
des brûlés.
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Le Courrier de la Transplantation - Volume VII - n o 2 - avril-mai-juin 2007