Les mammifères peuvent utiliser leurs intestins pour respirer

Par admin2020

Les modèles précliniques de mammifères, y compris les porcs et les souris, sont capables de respirer par l’intestin, ce qui peut offrir une voie supplémentaire d’administration d’oxygène aux patients qui ont besoin d’une assistance respiratoire.

Asuka Kodaka, YCU

Vles ventilateurs, des machines qui forcent l’air dans les poumons, peuvent sauver la vie des patients qui ne peuvent pas respirer par eux-mêmes en raison d’une blessure ou d’une maladie. Mais ils peuvent aussi provoquer des lésions pulmonaires en raison de la forte pression qu’ils exercent. De plus, le nombre de ventilateurs est limité, ce qui a notoirement créé des pénuries critiques pendant la pandémie de COVID-19.

Dans une étude publiée aujourd’hui (14 mai) dans Avec, les chercheurs présentent une voie d’oxygénation alternative : par l’anus. Ils ont introduit de l’oxygène sous forme gazeuse ou liquide dans les intestins de souris et de porcs ayant subi une asphyxie ou des conditions de faible teneur en oxygène et ont montré que les animaux survivaient beaucoup plus longtemps que ceux sans traitement.

«Je n’ai jamais lu ou pensé à la ventilation utilisant le système entéral», explique Divya Patel, médecin pulmonaire et de soins intensifs au Collège de médecine de l’Université de Floride qui n’a pas participé au travail. « Les ventilateurs mécaniques sont un pont. Ils nous font gagner du temps pour que le corps guérisse, [but] le problème avec eux, c’est qu’ils causent également des lésions aux poumons eux-mêmes », explique-t-elle. Ces auteurs sont « vraiment ouverts d’esprit et sortent des sentiers battus ».

Je n’ai jamais lu ou pensé à la ventilation à l’aide du système entéral.

—Divya Patel, Faculté de médecine de l’Université de Floride

Takanori Takebe, qui est affilié à l’hôpital pour enfants de Cincinnati, à l’université médicale et dentaire de Tokyo et à l’université de la ville de Yokohama, se concentre généralement sur la manipulation de cellules souches pour faire croître des organes humains fonctionnels dans une boîte de Pétri. Mais il y a trois ans, son père, qui souffre d’une maladie pulmonaire chronique, a développé un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) – une complication pulmonaire qui peut être mortelle et est courante chez les patients atteints de COVID-19 sévère – et devait être ventilé. Son père a survécu, mais l’expérience a impressionné Takebe à quel point les traitements de l’insuffisance respiratoire sont limités.

« La norme de soins est vraiment préjudiciable à la fonction pulmonaire native », dit-il. Son père a maintenant une fonction pulmonaire compromise, ce qui n’est pas rare chez les patients qui ont été ventilés, en particulier pendant une période prolongée. « J’ai réalisé que nous avions besoin de différentes manières de soutenir la respiration sans engager le poumon natif », ajoute-t-il.

Takebe et son équipe ont fait quelques lectures et ont appris que de nombreux organismes, y compris les poissons comme les loches et les arthropodes, utilisent des organes comme la peau et les intestins pour acquérir de l’oxygène. Pour déterminer si les mammifères ont de telles capacités, ils ont commencé avec des souris. Les souris ayant reçu de l’air hypoxique par la trachée ont survécu en moyenne 18 minutes lorsque les chercheurs ont introduit de l’oxygène gazeux dans leurs intestins via leur anus, mais seulement environ 11 minutes sans. Lorsque les chercheurs ont abrasé la muqueuse intestinale avec une brosse, puis introduit de l’oxygène gazeux, la plupart des animaux ont survécu pendant au moins 50 minutes.

“Lorsque vous appliquez des conditions hypoxiques létales à la souris et que vous fournissez de l’oxygène par voie entérale, la survie a doublé en termes de temps”, explique-t-il. “Cela nous donnera beaucoup plus de temps pour gérer la maladie et faire le pont jusqu’à ce que le traitement soit disponible.”

Ensuite, les chercheurs ont essayé une méthode plus réalisable que d’abraser la muqueuse de l’intestin et de pomper du gaz : introduire un liquide oxygéné connu sous le nom de perfluorocarbure par l’anus. Dans des études cliniques précédentes, des perfluorocarbures transportant de l’oxygène dissous ont été administrés directement dans les yeux et les vaisseaux sanguins humains, ainsi que dans les voies respiratoires des nourrissons prématurés pour aider à réduire les lésions pulmonaires. Les chercheurs ont infusé du perfluorocarbure chargé en oxygène ou une solution saline à travers le rectum de souris dans une chambre à faible teneur en oxygène. Les animaux qui ont reçu le liquide oxygéné ont montré des améliorations de la pression d’oxygène dans leur sang et étaient plus actifs après leur perfusion de perfluorocarbone que les souris qui ont reçu une solution saline.

Ensuite, l’équipe a testé la stratégie du liquide oxygéné chez des porcs anesthésiés, qui partagent plus de physiologie avec les humains que les souris. Ils n’ont utilisé un ventilateur que cinq ou six fois par minute pour induire une insuffisance respiratoire non létale, puis ont sauvé les porcs de l’hypoxie avec une administration semblable à un lavement de perfluorocarbone chargé d’oxygène et n’ont observé aucun effet secondaire évident. Pour tester davantage la sécurité, ils ont fait des infusions de perfluorocarbure dans les intestins de rats. Les rats n’étaient pas déshydratés, n’avaient pas de diarrhée et les niveaux de marqueurs de toxicité organique étaient identiques ou inférieurs à ceux observés chez le témoin salin.

Le réseau vasculaire est marqué en violet dans cette image d’un intestin de souris disséqué. Takebe et ses collègues émettent l’hypothèse que l’intestin des mammifères donne accès à ce réseau de vaisseaux sanguins pour les échanges gazeux potentiels.

Yosuke Yoneyama et Akiko Kinebuchi, TMDU

Ces découvertes sont “un exemple d’évolution bricolant avec un système qui a probablement évolué dans un autre but – c’est-à-dire digérer les aliments et déplacer les nutriments dans le corps – puis coopter ce système pour faire quelque chose d’autre qui est vraiment utile pour le organisme », explique Art Woods, biologiste à l’Université du Montana. Il n’était pas impliqué dans la nouvelle étude, mais dans un article de 2017 qui l’a inspirée, il a montré avec des collègues que les araignées de mer utilisent leurs entrailles pour transporter l’oxygène. “C’est assez intelligent de faire cela d’une manière interventionnelle, en tant que technique médicale”, ajoute-t-il.

Sur la base de l’approbation préalable des perfluorocarbures par la Food and Drug Administration des États-Unis pour d’autres indications, « nous sommes très optimistes quant à la sécurité [and] tolérabilité dans les applications humaines », explique Takebe. Lui et ses collègues forment une start-up pour mener d’autres analyses de sécurité précliniques et également évaluer davantage de modèles de maladies animales. Il dit qu’ils espèrent commencer les essais cliniques l’année prochaine, mais prévient qu’il n’est pas encore clair si l’amélioration de l’oxygénation via cette méthode serait utile chez les patients atteints de coronavirus. “COVID-19 ne concerne pas seulement le SDRA ou un problème d’oxygénation pulmonaire, mais il existe un certain nombre de pathologies différentes impliquées”, explique-t-il.

« Comprendre le mécanisme aiderait à encourager les gens à l’adopter et à faire des recherches plus approfondies à ce sujet », explique Patel. Les autres prochaines étapes consistent à étudier l’efficacité de la stratégie dans un modèle de type SDRA ou pneumonie, ainsi qu’à examiner davantage la sécurité de cette application de perfluorocarbures chez l’homme, ajoute-t-elle. Si la technique s’avère efficace et sûre, cela « pourrait potentiellement être un moyen d’éviter le ventilateur mécanique ou de pouvoir le régler à des réglages très bas, afin que vous ne causiez pas cette lésion pulmonaire induite par le ventilateur ».

REF.: https://www.flipset.fr/2021/07/02/les-mammiferes-peuvent-utiliser-leurs-intestins-pour-respirer/

 

R. Okabe et al., « La ventilation entérale chez les mammifères améliore l’insuffisance respiratoire », Avec, doi:10.1016/j.medj.2021.04.004, 2021.