Cellules d’élevage et placenta pour réduire les tests sur l’animal

SantéZoom sur les alternatives à l’expérimentation in vivo, entre atouts et limites.

La culture de cellules, de tissus voire de micro-organes en laboratoire fait partie des alternatives.

La culture de cellules, de tissus voire de micro-organes en laboratoire fait partie des alternatives. Image: GETTY IMAGES

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Il y a une semaine, les Genevois rejetaient l'initiative «Pour un meilleur contrôle de l’expérimentation animale». Le texte visait à modifier le fonctionnement de la commission cantonale chargée de préaviser les expériences scientifiques sur les animaux, afin de permettre, notamment, les oppositions individuelles. Durant la campagne, l’Université de Genève (UNIGE) et les Hôpitaux universitaires de Genève – qui utilisent quelque 40 000 animaux par an, dont 99% de souris et de rats – ont répété que les expériences évitant les animaux sont privilégiées «chaque fois que c’est possible». Zoom sur les principales méthodes alternatives.

Cellules et tissus cultivés in vitro

L’alternative la plus courante pour tester de nouveaux traitements est la méthode dite «in vitro». Soit la culture de cellules en laboratoire. On les «élève» sur des plaques ou en milieux liquides, sur la base d’une matière première prélevée sur un volontaire. Pour des résultats en deux dimensions, voire en trois dimensions, comme l’explique Eric Allémann, président de l’Institut des sciences pharmaceutiques de Suisse occidentale (ISPSO) à l’UNIGE. «Une tumeur, ce n’est pas seulement des cellules tumorales, elle contient aussi d’autres cellules. Grâce à des cultures de plusieurs types cellulaires, ou cocultures, on arrive à mieux mimer le développement d’une tumeur.» On sait aussi reproduire in vitro du cartilage ou créer des organoïdes, en clair des structures multicellulaires tridimensionnelles qui reproduisent la micro-anatomie d'un organe. Par exemple, des chercheurs sont maintenant capables de recréer des alvéoles qui se gonflent en reproduisant le fonctionnement des structures pulmonaires.

L’ex vivo recycle des «déchets»

Une deuxième alternative, l’ex vivo, permet aussi de procéder à certaines expériences. Le principe: on se sert de tissus ou de cellules d’un patient vivant, qui a donné préalablement son accord, en recyclant des «déchets» d’opérations. On récupère ainsi de l’os ôté lors de pose de prothèse de hanche ou de genou; de la masse de tissu ou de peau lors d’une chirurgie de réduction de poids. Eric Allémann précise que grâce à des échantillons de peau, maintenus en vie durant un temps, «on peut analyser le passage de molécules via l’épiderme, notamment dans le cas de patchs contenant de nouveaux médicaments». Le cordon ombilical aussi peut avoir une seconde vie, avec l’accord des parents, dans l’étude du comportement des vaisseaux sanguins. «Le cordon est très irrigué et en le perfusant, on peut expérimenter des nouvelles approches en lien avec la fonctionnalité de vaisseaux et d’artères», résume Patrycja Nowak-Sliwinska, professeure assistante en pharmacologie moléculaire et responsable de la recherche sur les combinaisons des traitements anticancéreux à ISPSO. Quant au placenta, indique-t-elle encore, «il est utile pour évaluer quels traitements sont capables de le traverser et ainsi déterminer lesquels peuvent être administrés sans risque à une femme enceinte.»

L’informatique pour le test in silico

Troisième alternative: l’informatique. On appelle cela la méthode in silico. Des programmes modélisent les comportements, les interactions de molécules à tester et des cellules. «On l’utilise pour le développement de traitements contre le cancer, indique Patrycja Nowak-Sliwinska. Si on sait qu’une molécule donnée bloque la réplication de l’ADN – l’un des mécanismes du cancer est le blocage de la multiplication cellulaire –, on peut chercher si d’autres molécules, chimiquement analogues, ont la même fonction en testant informatiquement la manière dont elles se positionnent sur les brins d’ADN et si elles bloquent leur réplication.» Cela permet d’avoir une idée de leur potentialité, de faire un tri et de sélectionner les plus prometteuses pour de l’in vitro.

Des limites dans la prédiction

Les deux chercheurs précisent que la norme est de privilégier chaque fois qu’il est possible la culture cellulaire et la modélisation informatique. Mais ils relèvent que pour l’instant il est impossible de faire l’économie de l’expérimentation in vivo sur des animaux. «Leur principale limite est la cinétique, soit la distribution dans l’organisme entier et vivant d’une molécule testée en fonction du temps après l’administration, détaille Eric Allémann. Sur les modèles in vitro, il n’y a pas de sang qui interagit avec les tissus en termes immunitaires et pour amener les nutriments.» Lorsqu’on prend un médicament analgésique par exemple, continue-t-il, la molécule va se répandre dans l’organisme, des cheveux aux pieds, jusqu'au lieu à traiter. «Si un traitement anti-cancéreux testé sur des cellules semble être efficace, il est en revanche impossible de connaître son impact sur le foie, peut-il lui être toxique?» Impossible aussi de considérer l’organisme dans son ensemble, ce qui est pourtant indispensable lors d’études du comportement, de maladies infectieuses ou génétiques.

Patrycja Nowak-Sliwinska résume: «Ces méthodes in vitro permettent de répondre à des questions, mais pas à toutes. Il faudrait pouvoir recréer un modèle beaucoup plus complexe.» Composer un organisme complet, utopique? «On en est encore loin, répond le président de la section des sciences pharmaceutiques. Pour l’instant, on peut imaginer reproduire deux, voire trois organoïdes connectés entre eux, mais cela ne permettra de mimer qu’une partie d’un être vivant.»

Autre limite: certains traitements nécessitent une prise sur la durée, de l’ordre de plusieurs mois, et des maladies ont une évolution très lente. Or, la survie des cellules élevées in vitro étant limitée, difficile d’expérimenter sur du long terme. «Enfin, pour démarrer une phase de tests cliniques, il faut avoir démontré la non-toxicité du traitement et l’avoir expérimenté sur au moins deux espèces animales», concluent les deux chercheurs.

Créé: 30.11.2019, 12h35

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