Plaquettes sanguines : une fabrication en laboratoire pour ne plus dépendre des dons

Publié par Ombelliscience -, le 5 février 2018   3k

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En France, plus de 500 000 personnes sont transfusées chaque année, que ce soit de façon ponctuelle ou chronique. Désormais, les patients reçoivent rarement du sang "entier" mais plutôt une fraction enrichie, le plus souvent en globules rouges mais aussi en plaquettes, en fonction de leurs besoins.

En l'absence d'alternative, les activités de transfusion dépendent entièrement des dons de sang. Et s'il était possible de produire des plaquettes en laboratoire ? C'est la question qui intéresse Ilyesse Bihi, chercheur à l'Université de Technologie de Compiègne (UTC) ayant accueilli Ombelliscience pour présenter ses travaux.

Avant tout, retour sur ce que sont les plaquettes et leur rôle dans le fonctionnement du corps.

Le rôle des plaquettes sanguines

Les différents éléments du sang © EFS

Appelées thrombocytes, les plaquettes sont un des trois éléments qui, en suspension dans la plasma sanguin, constituent le sang chez les mammifères. Une plaquette est en réalité un fragment cellulaire, produit par des cellules de la moelle osseuse. Tout comme les globules rouges, qui transportent l'oxygène, et les globules blancs, agents importants du système immunitaire, les plaquettes sont indispensables au bon fonctionnement du corps. Elles jouent un rôle essentiel dans les mécanismes permettant d'éviter les hémorragies, c'est-à-dire de maintenir le sang au sein des vaisseaux : c'est l'hémostase.

Les plaquettes jouent un rôle crucial à chaque étape de l'hémostase. Lorsqu'il y a rupture de la paroi d'un vaisseau, celui-ci est tout d'abord comprimé afin de réduire le débit de sang, c'est le phénomène de vasoconstriction, accentué par des molécules que relâchent les plaquettes. Par la suite, ces dernières commencent à adhérer à la paroi lésée, changent de forme (activation) et se rassemblent pour former un agrégat, ou clou plaquettaire, afin de "colmater" la rupture.

Platelet Response Animation
Agrégation de plaquettes pour former le clou plaquettaire.
Les éléments notés L, signalent aux plaquettes de migrer vers la rupture.

Le processus se poursuit avec la coagulation. Sous l'effet d'une cascade de réactions, le clou plaquettaire est renforcé par un agent liant, la fibrine, se formant au niveau des plaquettes. Cet amas se durcit et intègre des cellules sanguines piégées au passage : le tout forme un caillot, qui bloque le saignement.

Le don de plaquettes

Habituellement, un millimètre cube (mm3) de sang contient entre 150 000 et 400 000 plaquettes. Un individu  ayant moins de 150 000 par mm3 de sang est atteint de thrombopénie : l'hémostase ne fonctionne plus correctement, entraînant entre autres un risque accru d'hémorragies. Un nombre trop élevé de plaquettes est également problématique, car la formation intempestive de caillots risque d'obstruer les vaisseaux (thrombose).

La transfusion permet d'apporter des plaquettes supplémentaires à ceux qui en ont besoin, pour des raisons diverses (blessure ou chirurgie importante, traitement anti-cancer...). Pour cela, des dons d'individus en bonne santé sont nécessaires. Le don de plaquettes par aphérèse permet de récupérer davantage de plaquettes que lors d'un don de sang classique. Le sang du donneur circule dans un appareil de centrifugation permettant de trier les composants du sang. Une fraction riche en plaquettes est prélevée, tandis que le reste est réinjecté au donneur.

Mélange riche en plaquettes obtenu après un don par aphérèse.
© EFS/Jimmy Delpire/Logic Corporate

En France, à la suite de l'affaire dite du sang contaminé, une importante réorganisation s'est produite afin de placer la "filière sang" sous le contrôle direct de l'État. L'Établissement français du sang (EFS) est alors devenu le seul acteur autorisé à gérer les dons, afin d'assurer la sécurité des donneurs, des receveurs et des professionnels de santé. En plus de la sécurité, la centralisation a permis d'améliorer la transparence, comme en attestent les rapports annuels de l'Agence nationale de sécurité du médicament (ANSM) sur l'hémovigilance.

Les plaquettes ne se conservant pas plus de 5 jours, il y a un besoin de dons très réguliers. La variabilité des dons rend le système vulnérable, notamment durant les vacances d'été ou de Noël où la mobilisation est plus faible.

Le défi de la fabrication artificielle

Afin de réduire la dépendance aux dons, des chercheurs français ont étudié la possibilité de fabriquer des plaquettes. Leurs travaux ont déjà fait l'objet d'un dépôt de brevet et mobilisent plusieurs partenaires pluridisciplinaires, dont la startup PlatOD, l'Inserm, l’ESPCI et le laboratoire de biomécanique et bioingénierie de l'UTC où travaille Ilyesse Bihi.

Pour produire des plaquettes, les chercheurs s'inspirent de ce qu'il se passe naturellement dans le corps. Les plaquettes sont des fragments de grosses cellules de la moelle osseuse : les mégacaryocytes. Celles-ci forment des élongations qui pénètrent les vaisseaux sanguins et qui se brisent sous l'effet de l’écoulement du sang pour former des plaquettes.

Schéma du dispositif, montrant le sens de
l'écoulement et les mégacaryocytes. L'épaisseur
du canal est de 1/20 de mm.
Blin et al. Scientific reports 6 (2016)

Pour imiter ce phénomène, on utilise un dispositif microfluidique, constitué de microcanaux formés par moulage dans un matériau plastique. En créant un écoulement contenant des mégacaryocytes, provenant de cellules souches, qui se fixent à des micropiliers placés sur leur passage (voir ci-contre). À cause des contraintes imposées par l'écoulement, les cellules forment leurs élongations, et des plaquettes se détachent. Le travail d'Ilyesse consiste plus particulièrement à étudier le mécanisme de déformation et de rupture pour optimiser la production de plaquettes, ce qui n'est pas si simple :

 Étant donné ma formation de mécanicien des fluides, j'approche le problème sous l'angle de la mécanique. Mais travailler avec des cellules dans un écoulement, c'est assez complexe : elles se comportent toutes différemment, et pas toujours comme on veut ! 

                                    

Pour la réussite du projet, des personnes de formations variées doivent collaborer étroitement, comme l'illustre Ilyesse :"Je vais bientôt travailler avec des biologistes pour pouvoir faire de la croissance de mégacaryocytes directement à l'UTC". Ce projet marque donc par son aspect profondément pluridisciplinaire.

Les résultats semblent encourageants, et les essais cliniques devraient démarrer prochainement pour vérifier que les plaquettes obtenues sont fonctionnelles. Le consortium porté par la startup PlatOD est en bonne position, mais doit faire face à deux projets concurrents aux États-Unis et au Japon, basés sur des approches un peu différentes. Dans tous les cas, en attendant que ces techniques prometteuses puissent être développées à grande échelle, le don de plaquettes reste indispensable.

Théo Mathurin

Les travaux d'Ilyesse Bihi sont financés par la Région Hauts-de-France et le Fonds européen de développement régional (FEDER).

Crédit photo couverture : © EFS