Le projet Anthos

Dernière mise à jour en août 2018

Le programme Anthos (Pré-requis pour l’utilisation des Cellules stromales mésenchymateuses (CSM) combinées à un hydrogel et un HS-mimétique en injection locale pour le traitement des séquelles des radiothérapies abdomino-pelviennes) vise à améliorer l’efficacité de la thérapie cellulaire utilisant les CSM pour traiter les séquelles sévères après une radiothérapie pelvienne. Lancé en février 2014 pour trois ans, le projet est coordonné par l'IRSN (Laboratoire de recherche en régénération des tissus sains irradiés). Il a été sélectionné dans le cadre de l’appel à projets ANR programme Recherches partenariales et innovation biomédicale (RPIB) qui valorise les résultats de la recherche publique et leur transfert vers des applications industrielles dans le domaine de la santé.

Contexte et objectifs

3 à 5 % des patients traités par radiothérapie pour des cancers de la zone abdomino-pelvienne développent des complications intestinales sévères cinq années après la fin de leur traitement. Ces lésions radio-induites sévères peuvent parfois nécessiter un acte chirurgical à risque et jusqu'à présent, aucun traitement médicamenteux en amont n'a démontré de réelle efficacité.

Récemment, l’IRSN, le CHU Saint Antoine et le centre de transfusion sanguine des armées (CTSA Percy) ont montré sur différents modèles animaux (souris, rats, mini-pig) mais aussi sur des patients traités à titre compassionnel (accident d’Épinal), que l’injection de cellules stromales mésenchymateuses (CSM) issues de moelle osseuse par voie intraveineuse améliore la cicatrisation des ulcères colorectaux.

Ces récents travaux de l’IRSN ont permis de mieux comprendre les mécanismes d'action des CSM dans la réparation des tissus, notamment sur les molécules qui activent la réparation. À la lumière de ces travaux,  le protocole thérapeutique actuellement utilisé en clinique (injection de CSM par voie systémique) pourrait être approfondi et le projet Anthos vise à tester différentes voies d’amélioration.

L'objectif final est de proposer aux chirurgiens gastro-entérologues un protocole thérapeutique de grade clinique afin d'éviter l'intervention chirurgicale pour les lésions les moins sévères (grade III) et d'augmenter la cicatrisation après chirurgie sur les lésions les plus sévères (grade IV). Ce traitement par thérapie cellulaire seule ou par chirurgie combinée à la thérapie cellulaire pourrait trouver des applications au-delà des complications sévères des radiothérapies, notamment  pour le traitement d'autres maladies inflammatoires du colon (maladie de Crohn, rectocolite hémorragique...).

Déroulement du projet

Pour améliorer l’efficacité de l’action des CSM, le projet Anthos va développer une stratégie thérapeutique qui associera les CSM à un biomatériau chargé de les protéger et à des RGTA qui doivent augmenter leur capacité thérapeutique.

Différents points seront évalués :

• L’injection locale des CSM par coloscopie pour augmenter le nombre de CSM au niveau du tissu lésé,
• L’amélioration de la survie des CSM dans le tissu lésé en protégeant les cellules dans l’HydroxyPorpylMethyl Cellulose (HPMC), un hydrogel qui servira de matrice,
• La stimulation des capacités de sécrétion des CSM par des « ReGeneraTing Agents » (RGTA).

Ce programme Anthos s'articulera donc autour de trois axes :

• ingénierie des biomatériaux ;
• expériences in vitro sur des cultures cellulaires ;
• évaluation du bénéfice thérapeutique in vivo sur un modèle de rat développant une ulcération colorectale radio-induite sévère combinant un acte chirurgical après irradiation.

La première partie du projet consistera à mettre au point un produit constitué du biomatériau associé aux RGTA, qui puisse être utilisé facilement lors d'une procédure de coloscopie (tests de viscoélasticité, diffusion et adhésion).

Dans un deuxième temps, les CSM seront incorporées à cet ensemble hydrogel + RGTA et la viabilité des cellules sera évaluée, notamment par l'analyse de la sécrétion des CSM. Ces analyses seront réalisées sur des CSM de rat mais aussi sur des CSM humaines de grade clinique produites par la plateforme E-cell France.

La dernière étape visera à valider in vivo l’amélioration de l’efficacité de cet ensemble injecté localement sur des lésions coliques radio-induites sévères. Les résultats obtenus permettront d’évaluer le bénéfice apporté par cette nouvelle stratégie en la comparant au protocole de référence actuellement utilisé en clinique et d’identifier la construction qui induit le meilleur bénéfice fonctionnel.

Les résultats obtenus à l’issu de ce projet pourront mener à un essai clinique de cette nouvelle stratégie thérapeutique. 

Résultats et perspectives

Pour améliorer l’efficacité de l’action des CSM, la stratégie choisie dans le projet ANTHOS s'appuie sur l'injection locale dans le colon, de CSM provenant du tissu adipeux (Ad-CSM) protégées dans un hydrogel (Si-HPMC, hydroxypropyl-méthylcellulose silanisé). Les Ad-CSM présentent les mêmes bénéfices thérapeutiques que les CSM issues de moelle osseuse (classiquement utilisées), mais sont plus faciles à prélever par simple liposuccion. L’administration locale par coloscopie vise à augmenter, par rapport à une administration intraveineuse, le taux de prise de greffe des cellules sur le site lésé et à diminuer le nombre de cellules injectées (1 million contre 5 millions). De plus, les Ad-CSM sont encapsulées dans un hydrogel, une matrice chargée de les protéger et permettant ainsi d’augmenter leur durée de vie et de présence dans l’organisme.

Une des premières étapes du programme a consisté, pour le CHU-Université de Nantes, à adapter un hydrogel pour une utilisation dans le colon. Ce matériau a en effet déjà fait ses preuves dans le traitement d'ischémie cardiaque mais se devait de présenter les propriétés rhéologiques nécessaires pour être injectable facilement à l'aide d'un coloscope. Dans un deuxième temps, ont été évaluées in vitro la viabilité des Ad-CSM incorporées à cette matrice ainsi que leur capacité à sécréter des molécules actives : la concentration optimale de l'hydrogel a été déterminée. Après 21 jours, 95 % des Ad-CSM sont encore viables, avec des fonctions sécrétrices complètes. Enfin, les chercheurs de l'IRSN ont réalisé des expérimentations in vivo sur des rats afin de valider le protocole de traitement le plus efficace avec cet ensemble Ad-CSM-biomatériau. Trois séries de rats ont été exposées à une dose de rayonnements ionisants créant des lésions coliques radio-induites comparables à celles des patients visés par ce futur protocole thérapeutique. Ils ont ensuite reçu soit des Ad-CSM seules par intraveineuse systémique, soit des Ad-CSM seules par voie locale, soit des Ad-CSM avec hydrogel par voie locale. Une semaine après l'administration du traitement, l'analyse comparative montre que la structure de l'épithélium a bénéficié des effets du duo Ad-CSM-hydrogel : baisse significative des lésions de la muqueuse colique et augmentation notable du processus de régénération des cryptes qui composent l'épithélium. Même constat concernant la fonction épithéliale : à l'inverse des Ad-CSM injectées par intraveineuse, le biomatériau injecté localement a réduit significativement l'hyperperméabilité du colon ainsi que la réaction inflammatoire inhérente au traitement des lésions radio-induites. Cela est d'autant plus vrai que les Ad-CSM combinées à l'hydrogel atténuent également l'infiltration des macrophages près de la zone où les cellules ont été injectées, alors que ceux-ci sont connus pour alimenter l'inflammation.

Ces résultats précliniques montrent que la combinaison Ad-CSM-hydrogel développée par l'IRSN et l'université de Nantes présentent de nombreux bénéfices : efficacité de traitement, facilité d'administration, etc. Des études complémentaires au programme ANTHOS sont actuellement en cours, sur le bénéfice apporté par l'ajout d'une molécule : le RGTA (ReGenerating Agents) aux Ad-CSM. L'IRSN continue par ailleurs de mener des études sur l'innocuité du traitement par thérapie cellulaire, qu'il soit associé ou non à des biomatériaux, dans l'objectif d'une application clinique à moyen terme.