Les rongeurs et les porcs partagent avec certains organismes aquatiques la capacité d'utiliser leurs intestins pour respirer, selon une étude publiée le 14 mai dans la revue Med. Les chercheurs ont démontré que l'apport d'oxygène gazeux ou de liquide oxygéné par le rectum fournissait un sauvetage vital à deux modèles mammifères d'insuffisance respiratoire.
"L'assistance respiratoire artificielle joue un rôle vital dans la gestion clinique de l'insuffisance respiratoire due à des maladies graves telles que la pneumonie ou le syndrome de détresse respiratoire aiguë", déclare l'auteur principal de l'étude, Takanori Takebe (@TakebeLab) de l'Université médicale et dentaire de Tokyo et du Cincinnati Children's Centre Médical Hospitalier. "Bien que les effets secondaires et la sécurité doivent être soigneusement évalués chez l'homme, notre approche peut offrir un nouveau paradigme pour soutenir les patients gravement malades souffrant d'insuffisance respiratoire."
Plusieurs organismes aquatiques ont développé des mécanismes respiratoires intestinaux uniques pour survivre dans des conditions de faible teneur en oxygène en utilisant des organes autres que les poumons ou les branchies. Par exemple, les concombres de mer, les poissons d'eau douce appelés loches et certains poissons-chats d'eau douce utilisent leurs intestins pour respirer. Mais la question de savoir si les mammifères ont des capacités similaires a été fortement débattue.
Dans la nouvelle étude, Takebe et ses collaborateurs fournissent des preuves de la respiration intestinale chez les rats, les souris et les porcs. Tout d'abord, ils ont conçu un système de ventilation des gaz intestinaux pour administrer de l'oxygène pur par le rectum des souris. Ils ont montré que sans le système, aucune souris ne survivait à 11 minutes dans des conditions extrêmement pauvres en oxygène. Avec la ventilation des gaz intestinaux, plus d'oxygène a atteint le cœur et 75% des souris ont survécu 50 minutes dans des conditions normalement mortelles de faible teneur en oxygène.
Étant donné que le système de ventilation des gaz intestinaux nécessite une abrasion de la muscosa intestinale, il est peu probable qu'il soit cliniquement réalisable, en particulier chez les patients gravement malades. Les chercheurs ont donc également développé une alternative à base de liquide utilisant des produits chimiques perfluorés oxygénés. Il a déjà été démontré cliniquement que ces produits chimiques sont biocompatibles et sans danger pour l'homme.
Le système de ventilation liquide intestinal a fourni des avantages thérapeutiques aux rongeurs et aux porcs exposés à des conditions de faible teneur en oxygène non létales. Les souris recevant une ventilation intestinale pouvaient marcher plus loin dans une chambre à 10% d'oxygène, et plus d'oxygène atteignait leur cœur, par rapport aux souris qui ne recevaient pas de ventilation intestinale. Des résultats similaires ont été observés chez les porcs. La ventilation liquide intestinale a inversé la pâleur et la froideur de la peau et a augmenté leurs niveaux d'oxygène, sans produire d'effets secondaires évidents. Pris ensemble, les résultats montrent que cette stratégie est efficace pour fournir de l'oxygène qui atteint la circulation et atténue les symptômes d'insuffisance respiratoire dans deux systèmes modèles de mammifères.
Avec le soutien de l'Agence japonaise pour la recherche et le développement médicaux pour lutter contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) pandémie, les chercheurs prévoient d'étendre leurs études précliniques et de poursuivre les étapes réglementaires pour accélérer la voie vers la traduction clinique.
"Le récent SRAS-CoV-2 La pandémie dépasse le besoin clinique de ventilateurs et de poumons artificiels, entraînant une pénurie critique d'appareils disponibles et mettant en danger la vie des patients dans le monde entier », déclare Takebe. "Le niveau d'oxygénation artérielle fourni par notre système de ventilation, s'il est mis à l'échelle pour une application humaine, est probablement suffisant pour traiter les patients souffrant d'insuffisance respiratoire grave, fournissant potentiellement une oxygénation vitale."
Référence : "La ventilation entérale de mammifère améliore l'insuffisance respiratoire" par Ryo Okabe, Toyofumi F. Chen-Yoshikawa, Yosuke Yoneyama, Yuhei Yokoyama, Satona Tanaka, Akihiko Yoshizawa, Wendy L. Thompson, Gokul Kannan, Eiji Kobayashi, Hiroshi Date et Takanori Takebe, 14 mai 2021, Med.
DOI : 10.1016/j.medj.2021.04.004
Ce travail a été soutenu par le programme de recherche sur les maladies infectieuses émergentes et réémergentes, les projets de recherche sur le COVID-19, de l'Agence japonaise pour la recherche et le développement médicaux, et le programme de recherche translationnelle AMED et le programme AMED pour l'innovation technologique de la médecine régénérative.
