En 1873, le Dr Joseph Howe injecta du lait de chèvre dans les veines d'un patient tuberculeux, enregistrant immédiatement des étourdissements, des maux de dos et des mouvements oculaires incontrôlables. Il a doublé la dose: le patient est décédé.
Malgré le résultat malheureux, le médecin n'abandonne pas, poursuivant ses expériences sur des chiens (en tuant 7) et puis trois ans plus tard il est convaincu : pour remplacer le sang humain, il faudrait du lait maternel et non du lait de chèvre ! Non même pas. Avec un énième patient décédé, terrible conclusion : le lait n’était pas le substitut idéal au sang, ce n’était pas un sang synthétique idéal.
Déjà. Parce que le sang humain est un mélange spécial de sels, protéines, cellules et plaquettes parfaitement organisés pour transporter l'oxygène et les nutriments à travers le corps: notre réseau de veines est une véritable infrastructure de transport (en moyenne 160km de long par sujet) à travers laquelle le sang évacue les déchets des reins, transporte les anticorps et les hormones ; lorsqu'il y a une plaie, le sang forme un film dessus et permet la cicatrisation. L’un de ses composants clés, l’hémoglobine, est si important pour la vie que l’on peut la trouver dans pratiquement tous les êtres vivants.
Depuis 1600 tentatives de le remplacer ont inclus toutes sortes de substances: du lait, de la bière, de l'urine, des solutions salines et plus encore, c'est encore mieux de ne pas dire. Le problème demeure: l'énorme demande de transfusions a augmenté et le sang est vraiment nécessaire pour tout, de la chirurgie au traitement du cancer, des greffes aux accidents.
Cela conduit bien sûr à une conclusion: un substitut sanguin synthétique serait une véritable aubaine, même économiquement. Une estimation indique que le marché du sang synthétique pourrait atteindre 16 milliards d'euros dans les 5 premières années de commercialisation de ce produit. Près de 140 ans après les expériences du Dr Howe, il n'y a toujours pas de solution définitive à ce puzzle biologique.
Il n'y a pas de solution ?
En succession rapide, quels sont les jalons de ce chemin: 1660: premières expériences de transfusion avec des substances de toutes sortes. 1795: première transfusion de sang humain sur un humain. 1880 : prise de conscience de l'inexistence d'autres substituts que le sang pour une transfusion. 1966: Le biochimiste Leland Clark démontre les capacités de transport de l'oxygène des perfluorocarbures (PFC), bien qu'avec une efficacité énormément inférieure à celle de l'hémoglobine. Années 70-80 : tests avec utilisation de perfluorocarbures, avec vérification des effets secondaires graves. Aucun composé de ce type n’a jamais obtenu l’approbation de la Food and Drug Administration. 2001: Hémopure, développé par la société biopharmaceutique Biopure Corporation, est le seul sang synthétique autorisé à la vente dans le monde (en Afrique du Sud). Le médicament présente des risques élevés de crise cardiaque et, dans les pays autres que l'Afrique du Sud, il n'est utilisé que dans des situations désespérées (par exemple en cas de refus de transfusion pour des raisons religieuses).
La situation aujourd'hui
« Ce domaine était pratiquement obscur jusqu’à récemment. Il y a désormais une lueur d'espoir."
Dr Dipanjan Pan, professeur de bio-ingénierie à l'Université de l'Illinois.
Aujourd'hui, les chercheurs sont "armés" de beaucoup plus de connaissances en génie des matériaux, en nanotechnologie et en biologie des cellules sanguines, et ils ont une nouvelle stratégie (bonne ou mauvaise, nous verrons) : le sang n'a pas besoin d'être parfait comme le vrai sang pour avoir une valeur, et il n'est pas nécessaire que ce soit aussi complexe que la réalité pour faire ce dont vous avez besoin.
Pour cette raison, ils se sont concentrés sur la création de produits à utiliser dans les cas où une transfusion traditionnelle est impossible: pays sous-développés, navires, stations spatiales ou (dans le futur) surface martienne.
Érythromère, poudre de sang d'urgence
Cette philosophie a conduit à la naissance de l'Erythromer, une cellule sanguine artificielle en forme de « beignet » particulière qui contient un récipient de taille nanométrique contenant de l'hémoglobine purifiée. Contrairement aux dons de sang traditionnels, Erythromer peut être congelé, conservé longtemps à température ambiante et utilisé sur des patients de tout groupe sanguin. Selon les intentions de ses créateurs, il est possible de conserver un récipient contenant de la poudre d'érythromère et, en cas d'urgence, d'y ajouter de l'eau pour obtenir du « sang d'urgence » afin de maintenir en vie les patients pendant le trajet en ambulance jusqu'à l'hôpital.
En d'autres termes, ce n'est pas du vrai sang, il n'a pas les capacités du vrai sang, mais il fait un travail nécessaire pendant un temps limité, et en cela il est très utile.
Les tests sur les souris ont été pleinement réussis et des tests sur les lapins sont désormais en cours : avant les tests sur l'homme, il faudra des tests sur des animaux plus gros puis sur des primates.
Synthoplaque
D'autres laboratoires se sont attachés à imiter les fonctions des plaquettes, nécessaires pour éviter leur hémorragie en cas d'accident. L'ingénieure en matériaux Erin Lavik développe une nanostructure de polymère synthétique qui « fonctionne » avec les plaquettes pour accélérer et améliorer leurs performances.
En 2016, Sen Gupta de l'Université d'État a cofondé la startup de biotechnologie Haima Therapeutics, qui a développé un substitut plaquettaire, Synthoplate, actuellement en cours d'expérimentation animale. Sen Gupta espère que les évaluations de sécurité et de toxicité permettront à sa création d'obtenir le feu vert de la FDA dans deux à trois ans.
