Les grandes avancées des 50 dernières années en pédiatrie : les greffes de cellules souches hématopoïétiques en pédiatrie

Un demi-siècle d’histoire et de découvertes Grâce aux travaux chez le chien de E. Donnall Thomas (Seattle) et ses premiers essais d’allogreffe de moelle osseuse à partir de donneurs compatibles, chez des patients atteints de leucémie en 1957, les médecins se sont intéressés au génie pluripotent des cellules souches hématopoïétiques (CSH). Ces cellules progénitrices sont capables de reconstituer toutes les lignées de notre système sanguin. Parallèlement, l’immunologiste français, Jean Dausset (prix Nobel de médecine en 1980) découvre en 1958, ce qui deviendra le système complexe des groupes tissulaires HLA (Human leukocyte antigen). En mettant en évidence la grande variabilité du système HLA d’un individu à l’autre, la multitude de ses combinaisons et son étroite relation avec le système immunitaire, il montre que la compatibilité tissulaire est la clé du succès des greffes d’organes et de tissus dont la greffe de moelle osseuse. L’étude du système HLA et la meilleure définition de ses antigènes ont largement contribué au succès des greffes et ont rendu possible les greffes entre individus incompatibles. En ce qui concerne la pédiatrie, les premiers succès d’allogreffes de moelle chez des enfants atteints de déficit immunitaire combiné sévère (DICS) remontent à plus de 40 ans (Gatti, Bach, 1968). Depuis, des milliers d’enfants ont guéri de leurs maladies grâce à cette procédure. L’allogreffe de CSH est maintenant acceptée comme modalité de traitement standard chez les enfants atteints de pathologies héréditaires et/ou hématopoïétiques, qu’elles soient malignes ou non. Une parenthèse sera faite concernant l’autogreffe de CSH en pédiatrie, qui, en soit, doit plus être considérée comme une approche de chimiothérapie à haute dose avec support de CSH. Elle concerne davantage les tumeurs solides.   Les principales indications d’allogreffe de CSH en pédiatrie Bien que le taux de guérison avoisine les 80 %, la leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) reste l’indication principale d’allogreffe de CSH chez l’enfant. Ceci concerne plus particulièrement les LAL à haut risque de rechute, réfractaires ou après une rechute précoce. Dans le cas des leucémies aiguës myéloblastiques, l’allogreffe est envisagée en première intention, surtout si l’enfant a un frère ou une soeur HLA compatible et/ou dans le cas de facteurs de mauvais pronostic. Les autres indications concernent certains cas d’hémoglobinopathies, de dysfonctionnement ou d’insuffisance médullaire incluant l’anémie de Fanconi (congénital), l’anémie aplasique (acquis), de déficits immunitaires primitifs, de maladies métaboliques telles que la maladie de Hurler ou les leucodystrophies pour ne citer qu’elles. Moelle osseuse normale.   Leucémie aiguë lymphoblastique (LAL). Dans ces derniers cas, la greffe de CSH permet de corriger l’anomalie métabolique en apportant l’enzyme ou la protéine manquante et, si la greffe est pratiquée très précocément, d’éviter l’apparition de certaines manifestations dégénératives. Les études collaboratives internationales ont grandement amélioré la compréhension de ces maladies et les bénéfices/ risques de l’allogreffe. La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) reste l’indication principale d’allogreffe de CSH chez l’enfant. Il est impossible de citer toutes les indications car elles sont en perpétuelle évolution. Quoi qu’il en soit, la décision de greffe se fait toujours au cas par cas. Elle est basée sur une analyse approfondie de facteurs biologiques/moléculaires, cliniques, thérapeutiques spécifiques au patient, mais aussi de facteurs spécifiques au donneur.   Que représente l’allogreffe en général ? Bien que la greffe représente un espoir réel de guérison, avec une augmentation de la survie des patients dans beaucoup de maladies, elle reste une procédure intensive, coûteuse et techniquement sophistiquée, avec un risque substantiel de morbidité et mortalité précoces. Cette pratique, qui implique des interactions entre les individus, a très vite dépassé les frontières, en confrontant les diversités ethniques, culturelles, socio-économiques, et en soulevant des problèmes de régulation et de qualité.   Les différentes sources de cellules souches hématopoïétiques Les progrès réalisés dans la connaissance de l'hématopoïèse ont permis de mieux cibler le type de cellules nécessaires à la reconstitution hématologique. L'antigène CD34 est aujourd'hui devenu l'antigène de référence pour purifier les cellules primitives de la moelle osseuse.  Leucémie aiguë myéloblastique (LAM). Il est exprimé sur 1 à 4 % des cellules médullaires et la fraction CD34+ contient la quasi-totalité des progéniteurs hématopoïétiques. Ainsi, l'injection de cellules CD34 permet l'obtention, chez l'homme, de la reconstitution hématopoïétique et lymphopoïétique. Les cellules hématopoïétiques primitives (CD34+) sont retrouvées dans la moelle osseuse, le sang périphérique et le sang de cordon. Elles se trouvent également en grand nombre, dans le sang des malades au moment du début de la reprise de l'hématopoïèse (sortie d’aplasie) succédant à une polychimiothérapie et/ou après injection de GCSF. Avec la découverte du GCSF et son habilité à mobiliser dans le sang périphérique, les cellules souches CD34+, associée aux progrès dans les techniques de cytaphérèse, les cellules souches du sang périphérique (CSSP) ont supplanté le prélèvement de moelle osseuse chez le donneur. Un autre avantage est de ne pas nécessiter d’anesthésie générale pour la collecte. L'injection de cellules CD34 permet l'obtention de la reconstitution hématopoïétique et lymphopoïétique.   La recherche d’un donneur de CSH Seulement 25 % des patients candidats à une allogreffe vont avoir un frère ou une soeur HLA compatible. Dans les années 80, la mise en place de registres nationaux et internationaux de donneurs potentiels de CSH (moelle ou cellules souches du sang périphériques), et de sang de cordon, a multiplié considérablement les choix et offert à tous une possibilité d’allogreffe. Ainsi en l’absence de fratrie HLA compatible, le choix pourra se faire entre un donneur de moelle non apparenté, un sang de cordon non apparenté plus ou moins HLA compatible, ou un donneur familial haplo-identique.  Leucémie myéloïde chronique (LMC). Depuis la première greffe de sang de cordon par le Pr Eliane Gluckman en 1988, chez un enfant atteint d’anémie de Fanconi, plus de 20 000 cordons ont été utilisés à travers le monde pour des greffes adultes ou pédiatriques. Plus de 600 000 sangs de cordon sont actuellement en banque à travers le monde. Le choix du donneur va dépendre de facteurs multiples liés au patient, à la pathologie sousjacente, à l’urgence de la greffe, au type de greffe, aux pratiques et expériences de chaque centre, mais aussi aux risques pour le donneur. Plus de 600 000 sangs de cordon sont actuellement en banque à travers le monde.   Le régime préparatoire Le conditionnement de greffe varie selon la pathologie à traiter et le type de greffe. Des agents chimiothérapeutiques, parfois combinés à de la radiothérapie, ont pour but de détruire la moelle osseuse malade du patient, de créer un espace virtuel pour accueillir le greffon, et d’induire un état d’immunosuppression suffisant pour favoriser la prise de greffe et éviter le rejet. Un autre aspect réside dans le pouvoir antitumoral ou antileucémique de l’allogreffe. En effet, de nombreuses études ont montré que les cellules souches hématopoïétiques du donneur ont aussi un effet immunologique de type « greffe versus tumeur » (GVT : graft versus tumour ou GVL : graft versus leukemia) beaucoup plus marqué dans les hémopathies malignes que les tumeurs solides. On comprend ainsi que le conditionnement de greffe idéal est celui qui permet la prise de greffe des CSH du donneur, qui facilite l’effet GVT/L et qui minimise voire évite les toxicités d’organes, elles mêmes responsables de morbidité et de mortalité importantes. Pour atteindre cet idéal, plusieurs équipes ont étudié des régimes préparatoires atténués, aussi appelés greffes non-myéloablatives ou mini-allogreffes. Le greffon joue alors un rôle immunologique important, en complétant lui-même la destruction de la moelle du patient, amorcée par le conditionnement atténué, et de par son activité antitumorale. On parle alors d’immunothérapie adoptive. Enfin, dans de rares cas de déficits immunitaires profonds et complets, l’allogreffe se fera sans conditionnement.   Les complications de l’allogreffe Les complications post-allogreffe sont nombreuses et responsables d’un haut taux de mortalité et de morbidité, dont la fréquence et la sévérité augmentent avec le taux d’incompatibilité entre le donneur et le receveur, et donc le degré d’immunosuppression nécessaire à la greffe. Les plus importantes sont : la maladie du greffon contre l’hôte (GVHD : graft versus host disease) aiguë ou chronique, les infections opportunistes (plus particulièrement virales et fungiques), la maladie veino-occlusive hépatique, la défaillance d’organe multiple, ces deux dernières étant surtout d’origine toxique. Les conditionnements atténués visent en partie à diminuer la toxicité sur des patients préalablement lourdement traités. La GVHD est médiée par les lymphocytes T du greffon et cible les tissus et organes riches en cellules lymphoïdes tels que la peau, le tube digestif et le foie. La fréquence et la sévérité des infections sont en lien direct avec le degré et la durée d’immunosuppression post-greffe. Au cours des 20 dernières années, l’amélioration des soins de support (la sélection des produits sanguins, les nouvelles générations d’antiémétiques, les traitements anti-infectieux, le support nutritionnel, l’isolement en milieu protégé avec filtration d’air) a permis d’améliorer la survie des patients. La fréquence et la sévérité des infections sont en lien direct avec le degré et la durée d’immunosuppression post-greffe.   Les effets à long terme Parce que de plus en plus d’enfants survivent à la greffe, il devient de plus en plus clair que la guérison a un prix parfois élevé. Des études récentes rapportent beaucoup plus de complications à long terme chez les enfants greffés que chez les enfants atteints de cancer et traités seulement avec de la chimiothérapie. Il reste encore beaucoup à apprendre des effets à long terme après conditionnement atténué ou après allogreffe pour des pathologies non malignes. Ces problèmes peuvent concerner le coeur, les poumons, les reins, le foie, le système gastro- intestinal, le système endocrinien incluant la croissance et la fertilité, la densité osseuse, le système bucco-dentaire, les yeux, le cerveau et les fonctions neurocognitives, sans oublier le risque de cancer secondaire, l’incidence sur la qualité de vie, et la mortalité tardive chez ces jeunes survivants. Il reste aussi beaucoup à apprendre sur le suivi à long terme des enfants greffés très jeunes, avant l’âge de 3 ans.   Certification et accréditation : une démarche qualité appliquée à la greffe de CSH Plusieurs autorités de régulation ont vu le jour au début des années 90 (FACT pour l’Amérique du Nord, JACIE pour l’Europe). Elles ont permis de mettre en place une gestion de la qualité qui s’applique à l’ensemble des acteurs participant au processus de greffe : services cliniques, plateaux hospitaliers médico-techniques et biologiques. Cette démarche d’évaluation et d’accréditation des centres de greffe a permis de mettre en place des standards de soins visant l’excellence, partagés par tous les centres de greffe à travers le monde. Le but ultime est d’améliorer le taux de succès de cette procédure thérapeutique complexe qu’est la greffe, et ceci quel que soit l’endroit où le patient est greffé.   Chimiothérapie intensive avec autogreffe de CSH : notion d’effet dose Les tumeurs solides de l'enfant ont, d’une manière générale, une évolution plus favorable que chez l'adulte. Certaines, métastatiques au diagnostic ou en rechute, ont néanmoins un pronostic beaucoup plus réservé, justifiant l'intérêt porté à toute thérapeutique susceptible d'améliorer leur évolution. Introduite au début des années 80, la chimiothérapie à haute dose avec autogreffe de moelle osseuse (ou, à l'heure actuelle, autogreffe de cellules souches hématopoïétiques) a, dans ce domaine, constitué un des espoirs de ces dernières années. Différentes stratégies ont été proposées pour tenter de s’opposer à la résistance des cellules tumorales aux antimitotiques. Ainsi, en augmentant d’un facteur de 3 à 6 les doses d’antimitotiques, on peut accroître le taux de réponse antitumorale et donc le taux de survie. Ce type d’approche est utilisé notamment dans le traitement des neuroblastomes, sarcome d’Ewing, tumeurs mésenchymateuses, tumeurs germinales, tumeurs cérébrales, rétinoblastome et certains cas de lymphome. On aura donc essentiellement recours à des drogues telles les agents alkylants, dont les principaux effets secondaires sont d'ordre hématologique : l'augmentation de la toxicité à ce niveau pourra alors être réduite par l'autogreffe de CSH qui, en elle-même, ne comporte donc aucun effet tumoral et n'intervient qu'en tant que support des effets secondaires de la chimiothérapie. Le problème de la nécessité ou non d'une purge médullaire in vitro n'est pas encore totalement résolu, même si l'utilisation de cellules souches périphériques a notablement diminué son intérêt. En effet, la question initialement posée était celle du risque éventuel de récidive de la maladie en cas de contamination du greffon autologue par des cellules tumorales. Différentes méthodes ont donc été utilisées pour détruire d'éventuelles cellules malignes contenues dans le greffon (agents chimiques, immunodéplétion par anticorps monoclonaux associés à des billes magnétiques, lyse par le complément, etc.). Aucune de ces techniques n'a réellement fait la preuve de son efficacité, l'intérêt de la purge in vitro devant par ailleurs être mis en balance avec l'appauvrissement médullaire en progéniteurs hématopoïétiques qu'elle est susceptible d'entraîner.   Quelques perspectives d’avenir  Sélection des cellules réinjectées. Ce sont des techniques déjà largement utilisées et régulièrement revisitées. La déplétion lymphocytaire T du greffon (moelle ou CSSP) permet de diminuer le risque de maladie du greffon contre l’hôte (GVHD). À l’inverse, en ne gardant que les cellules CD34 +, cette sélection positive offre différents avantages : diminution du nombre des cellules tumorales dans les pathologies où les cellules malignes n'expriment pas l'antigène CD34 (ex. : neuroblastome), facilitation des manipulations ultérieures du greffon (expansion ou transfert génique).    Expansion ex vivo. Des essais d'amplification ex vivo utilisant des techniques de cultures cellulaires avec une association de facteurs de croissance ont été réalisés afin d'augmenter le nombre de cellules souches hématopoïétiques et de maintenir le pool de cellules les plus primitives qui gardent leur capacité d'autorenouvellement. Les facteurs de croissance les plus utilisés sont le Stem Cell Factor, les interleukines 1, 3 et 6, le G-CSF et l'érythropoïétine. L'utilisation de greffon préalablement amplifié pourrait offrir divers avantages : diminution de la durée d'aplasie, simplicité du prélèvement, élimination des cellules tumorales, etc.    Thérapie génique. Les précurseurs hématopoïétiques du sang circulant sont une cible que l'on peut utiliser pour la thérapie génique, en y introduisant un gène d'intérêt inséré au hasard (remplacement génique) ou en corrigeant in situ le gène défectueux (correction génique) avant réinjection. Le premier essai a été réalisé par l’équipe de Necker en 1999 chez un enfant atteint de déficit immunitaire combiné sévère lié à l’X. De nombreuses applications de transfert de gènes dans les cellules hématopoïétiques seraient donc possibles. Il reste aussi beaucoup à apprendre sur le suivi à long terme des enfants greffés très jeunes, avant l’âge de 3 ans.   En pratique, on retiendra… Durant les 50 dernières années, l’allogreffe de CSH est devenue une modalité de traitement standard pour un nombre croissant de pathologies malignes et non malignes chez l’enfant. Les progrès se poursuivent dans la sélection des patients, le choix du donneur, la manipulation du greffon, l’immunothérapie, les traitements anticancéreux ciblés et les soins de support, afin de diminuer la toxicité associée à la greffe et améliorer la survie à long terme. Ces avancées vont incontestablement continuer à transformer cette approche. Parallèlement, l’accréditation est un garant d’excellence et de qualité qui contribue à améliorer les chances de succès de l’allogreffe.