Utérus ou placenta artificiel ? Des recherches qui remontent aux années 1950


Les médias se sont largement fait l’écho cette semaine d’une publication américaine évoquant le développement d’agneaux prématurés dans un “utérus artificiel” (cf. Des agneaux prématurés se développent dans un utérus artificiel). Jacques Suaudeau revient sur cette annonce pour Gènéthique et la replace dans son contexte. « On est encore loin d'un ‘utérus artificiel’», estime-t-il.

 

Tout d’abord, il ne s’agit pas là d’un « utérus artificiel » mais d’un « placenta artificiel » qui ne peut réellement aider que lorsque le fœtus a pris ses dimensions définitives, à cause des difficultés de canulation des vaisseaux ombilicaux, et seulement pour un temps bref à cause du risque de contamination bactérienne du système.

 

Les premiers essais de mise en perfusion extracorporelle de fœtus, pour assurer leur survie hors de l’utérus, remontent aux années 50. En 1958, Westin et ses collègues décrivirent un système de perfusion extracorporelle des fœtus humains[1]. Puis en 1965, l’équipe de Callaghan tenta de connecter les vaisseaux ombilicaux de fœtus d’agneaux à un échangeur d’oxygène, dans un circuit artério-veineux, mais sans grand succès[2].

 

Une étape est franchie en 1969 avec le développement de la technique « ECMO », un système d’oxygénation extracorporelle au travers d’un oxygénateur à membrane. Grâce à ce circuit, deux chercheurs, Zapol et Kolobow, maintinrent en vie des fœtus de moutons durant  55 heures[3]. Par la suite, cette question présenta moins d’intérêt face aux améliorations du traitement de détresses respiratoires des nouveaux nés, avec l’administration de stéroïdes, la ventilation, les surfactants.

 

En 1979, Griffith et son équipe se penchèrent de nouveau sur ce domaine de recherche[4]. Durant les années 80, un groupe conduit par le docteur Yoshinori Kuwabara effectua une série de recherches sur le placenta artificiel, en reprenant le schéma de Zapol et Kolobow, avec oxygénation extracorporelle[5]. Ils arrivèrent à un temps de survie de 165 heures. Avec des modifications dans le système de l’incubateur où était placé le fœtus, ces auteurs arrivèrent à 146 heures puis 236 heures de survie en 1989[6]. Les difficultés rencontrées lors de ces expériences conduisirent les chercheurs à développer un circuit d’oxygénation extracorporelle, sans pompe, artério-veineux, utilisant la force du cœur fœtal pour faire mouvoir le sang au travers du respirateur[7]. En 2015, l’équipe de Bryner obtient un temps de survie d’une semaine, en utilisant un dispositif semblable à celui de Zapol et Kolobow[8].

 

Le dispositif décrit récemment par Partridge et al (2017, lab de AW Flake) reprend un schéma développé par Miura et son équipe en 2012[9]: pas de pompe, le cœur fœtal envoie le sang dans l’oxygénateur à membrane. Ils ont amélioré la « poche amniotique » où se trouve le fœtus pour la rendre imperméable aux agents infectieux. En effet, les infections posaient problèmes à Zapo et Kolobow, mais ceux-ci avaient fait une intervention non stérile. Ces améliorations ont permis à l’équipe de Partridge de porter la durée de survie extra-utérine à quatre semaines.

 

Un tel dispositif pourrait être utilisé chez les grands prématurés, mais provoquerait des désordres respiratoires par manque de surfactant. Il faudra encore beaucoup de travail expérimental avant de déclarer le système sûr. S'il y a vraiment une forte gêne respiratoire chez le nouveau-né prématuré, par défaut de surfactant, avec résistance au traitement médical, on peut toujours mettre le prématuré nouveau-né en ECMO, après la naissance. Un dispositif moins risqué que de le faire avant la naissance, sur le fœtus.

 

Les résultats de Partridge et al marquent une avancée, mais il ne s’agit pas d’une révolution : tout était déjà dans le schéma de perfusion utilisé par Zapol et Kolobow.

 

 

 

[1] Westin B, Nyberg R, Enhorning G. A technique for perfusion of the previable human fetus. Acta Paediatrica, July 1958, vol.;47, n°4, pp.339-349.

[2] Callaghan jc, Maynes ea, Hug hr., Studies on lambs of the development of an artificial placenta. review of nine long-term survivors of extracorporeal circulation maintained in a fluid medium. Canadian Journal of Surgery, April 1965, vol.8, pp.208-213.

[3] Doppman JL, Zapol W, Kolobow T, Pierce J. Angiocardiography of fetal lambs on artificial placenta. Investigative Radiology, May-June 1970, vol.5, n°3, pp.181-186.

 Zapol WM, Kolobow T, Pierce JEVUREK GG, Bowman RL. Artificial placenta: two days of total extrauterine support of the isolated premature lamb fetus, Science, 31 October 1969, vol.166, n°3905, pp.617-618.

[4] Griffith BP, Borovetz HS, Hardesty RL, Hung TK, Bahnson HT. Arteriovenous ECMO for neonatal respiratory support. A study in perigestational lambs. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, April 1979, vol.77, n°4, pp.595-601.

[5] Kuwabara Y, Okai T, Imanishi Y, Muronosono E, Kozuma S, Takeda S, Baba K, Mizuno M. Development of extrauterine fetal incubation system using extracorporeal membrane oxygenator. Artificial Organs, June 1987, vol.11, n°3, pp.224-227.

[6] Kuwabara Y, Okai T, Kozuma S, Unno N, Akiba K, Shinozuka N, Maeda T, Mizuno M. Artificial placenta: long-term extrauterine incubation of isolated goat fetuses. Artificial  Organs, December. 1989, vol.13, n°6, pp.527-531.

[7] Awad JA, Cloutier R, Fournier L, Major D, Martin L, Masson M, Guidoin R., Pumpless respiratory assistance using a membrane oxygenator as an artificial placenta: a preliminary study in newborn and preterm lambs, .Journal of Investigative Surgery, Jan-Feb 1995 vol.8, n°1, pp.:21-30.

Arens J, Schoberer M, Lohr A, Orlikowsky T, Seehase M, Jellema RK, Collins JJ, Kramer BW, Schmitz-Rode T, Steinseifer U.,  NeonatOx: a pumpless extracorporeal lung support for premature neonates, Artificial Organs, November 2011, vol.35, n°11, pp.997-1001.

[8] Bryner B, Gray B, Perkins E, Davis R, Hoffman H, Barks J, Owens G, Bocks M, Rojas-Peña A, Hirschl R, Bartlett R, Mychaliska G., An extracorporeal artificial placenta supports extremely premature lambs for 1 week. ,

Journal of Pediatric Surgery, January 2015, vol.50, n°1, pp.44-49.

[9] Miura Y, Matsuda T, Funakubo A, Watanabe S, Kitanishi R, Saito M, Hanita T,. Novel modification of an artificial placenta: pumpless arteriovenous extracorporeal life support in a premature lamb model, Pediaticr Research, November 2012, vol.72, n°5, pp.490-494.