Interview avec Dr Meg Lewis

Antidote Europe (AE) : A quel moment au cours de vos études scientifiques avez-vous commencé à contester la valeur des « modèles animaux » pour la médecine humaine ? Quelle est votre opinion actuelle sur l’expérimentation animale dans la recherche et la toxicologie et comment l’avez-vous forgée ?

Meg Lewis (ML) : Ce n’est qu’à mon poste actuel que je me suis aperçue de l’inefficacité des expériences sur des animaux, près de quatre ans après l’obtention de mon doctorat.

Il a toujours été admis que les modèles animaux sont utilisés quand il serait inacceptable du point de vue éthique de faire un test sur l’homme -par exemple, pour voir si une substance est toxique. La justification des tests sur des animaux est qu’ils sont censés nous indiquer si quelque chose serait efficace pour l’homme, si ça peut nuire et dans quelle mesure. Cela suppose d’admettre que les animaux seraient de bons modèles de l’homme et que les informations obtenues sur eux nous permettraient de faire des prédictions exactes de ce qui se passera chez l’homme. J’ai été choquée d’apprendre à quel point ceci est faux.

Nous sommes au courant de l’inefficacité des expériences sur des animaux depuis longtemps, sans doute depuis les années 1960. Je suis donc surprise que ça n’ait pas été mentionné pendant mes études. Les chiffres sont stupéfiants -94% des médicaments qui passent avec succès les tests pré-cliniques sur des animaux échouent aux tests cliniques soient parce qu’ils sont toxiques soit parce qu’ils ne sont pas efficaces chez l’homme. On estime qu’il y a eu 197.000 décès liés aux effets secondaires de médicaments dans l’Union européenne en 2011. Le coût, toujours en hausse, que représente la mise sur le marché de chaque médicament (estimé aujourd’hui entre 1,5 et 6 milliards de dollars) et la diminution des bénéfices amènent l’industrie pharmaceutique vers la crise économique. Les animaux ne sont pas des hommes, ils répondent différemment aux médicaments. Nous devons accepter ces défauts des tests actuels, abandonner l’utilisation d’animaux pour la recherche et la toxicologie et développer des tests in vitro fondés sur une meilleure science, plus sensibles et plus exacts que les tests sur des animaux.

Le remplacement des animaux dans la recherche et la toxicologie ne se fera pas en un jour et peut ne pas se faire complètement. Mais plus tôt nous commencerons, plus nous investirons de temps et d’argent dans les solutions alternatives, et meilleur sera le résultat final.

AE : Vous êtes aujourd’hui directrice de recherche et développement dans une société de biotechnologie d’avant-garde (Kirkstall Ltd). Pouvez-vous décrire à nos lecteurs votre produit phare « Quasi-Vivo System » et le rôle qu’il pourrait jouer dans le remplacement des animaux en recherche et en toxicologie ?

ML : Kirkstall a un fort engagement envers les 3Rs. Le système Quasi-Vivo est un outil pour la culture de cellules. Il peut être vu comme une sorte de kit Leggo pour les biologistes cellulaires, auxquels il permet de cultiver des cellules dans un environnement qui représente d’une façon plus précise la façon dont les cellules se développent dans le corps humain.

Pour reproduire in vitro un environnement in vivo, il faut maîtriser un certain nombre de facteurs clé in vivo : l’architecture de l’organe et les molécules sécrétées qui seraient présentes dans la matrice extra-cellulaire, la plasticité et les mouvements tissulaires, le flux sanguin, les pressions d’oxygène spécifiques et la co-culture des différents types cellulaires qui composent l’organe. L’équilibre entre ces éléments va dépendre des besoins de chaque tissu. Par exemple, les cellules osseuses fonctionneront mieux sous pression élevée et sur une structure en trois dimensions rigide ; les cellules pulmonaires préfèreront une moindre pression et une interface avec l’air.

Quasi-Vivo expose les cellules à un flux, avec différentes chambres conçues pour héberger différents tissus chacun de façon spécifique en stimulant leur environnement soit dans la chambre elle-même (comme dans notre chambre à interface air-liquide conçue pour la culture de cellules de peau ou de cellules de poumon) soit par la combinaison avec d’autres technologies qui reproduisent d’autres facteurs clé de l’environnement in vivo. La plupart des cultures cellulaires se font dans le milieu de culture standard avec des conditions statiques. Un environnement dynamique, dans lequel le milieu de culture est renouvelé par une pompe et passe à travers les cellules, assure à ces dernières un apport constant de nutriments frais, une stimulation et une oxygénation correctes. La circulation en boucle du milieu de culture permet aux cellules de charger celui-ci en cytokines, tout comme elles le feraient dans le corps, augmentant ainsi leur longévité et leur prolifération. Cette circulation permet aussi aux différents tissus de « parler » entre eux d’une chambre à l’autre, modélisant ainsi la communication entre différents organes telle qu’elle peut avoir lieu in vivo. Ce type de système permet de voir comment les métabolites d’un médicament peuvent affecter les différents organes, sans utiliser un « modèle animal ».

La reconstitution fidèle d’un environnement in vitro encourage les cellules à se comporter comme elles le font dans le corps -nous avons réussi à faire fonctionner les cellules de façon similaire à ce qui se passe in vivo en termes d’expression des gènes, de métabolisme des médicaments et d’une plus grande longévité en culture. Le système a été utilisé pour évaluer la toxicité du diclofénac, du roflumilast et de la cyclophosphamide, avec une sensibilité entre 4 et 30 fois meilleure que celle des tests in vitro standard.

AE : Quels sont les avantages de votre système Quasi-Vivo par rapport à ceux de vos concurrents ? Y a-t-il encore des possibilités d’amélioration de votre produit ou de collaboration avec des scientifiques qui partagent vos points de vue ?

ML : Les groupes qui développent des technologies dans ce domaine améliorent la culture de cellules de sorte que les expériences in vitro donnent une idée plus précise de ce qui se passe dans l’environnement humain in vivo. Ces recherches ont mené à des solutions ingénieuses pour réduire et éventuellement remplacer l’utilisation d’animaux dans la recherche. Par exemple, des spères pour mimer les structures en trois dimensions et l’idée de « l’humain sur puce », un dispositif de micropuces fluides dans lesquelles de petites populations de cellules peuvent communiquer entre elles à travers des canaux microscopiques, en plus de notre propre système.

Le système Quasi-Vivo a été conçu à partir de cette idée innovante de chambres individuelles pouvant être interconnectées pour modéliser les communications entre organes dans un environnement in vivo, sous une forme facile à utiliser. Le système permet aux chercheurs d’étudier ces communications et leurs effets sur les populations de cellules sans avoir à s’inquiéter de problèmes techniques tels que fuites (fréquents dans d’autres systèmes fluidiques), bulles ou problèmes de pression (rencontrés avec la microfluidique). La dimension des chambres est adaptée selon les plaques de 24 puits utilisées couramment dans la recherche in vitro. Elles sont donc compatibles avec les structures en trois dimensions de cellules produites pour ce type de boîte de culture. Les cellules peuvent être facilement récoltées après les expériences, en nombre suffisant pour l’analyse d’expression des gènes ou de quantité de protéines.

Nous sommes ouverts à toute collaboration avec des scientifiques ayant le même objectif tout en continuant à développer notre système pour de nouvelles applications. Notre système est compatible avec de nombreuses autres technologies alternatives telles les cellules souches pluripotentes induites et les structures de culture en trois dimensions. Nous pensons qu’en travaillant avec les fournisseurs de ces technologies, nous utilisons au mieux les cellules et avons les meilleures chances de produire des modèles in vitro réalistes pour remplacer l’utilisation d’animaux.

AE : Comment voyez-vous le futur de la recherche et développement dans votre domaine ? Si vous disposiez de 10 millions de livres, quelle serait votre priorité ?

ML : Le futur est très lumineux, non seulement dans le domaine des technologies alternatives, dans lequel la reconnaissance et le financement augmentent d’année en année, mais aussi dans les domaines dans lesquels ces technologies ont un impact, comme la recherche fondamentale en biologie, la toxicologie, etc. Nous connaissons les problèmes et les solutions. Il faut juste combler les fossés en développant ces technologies alternatives en synergie et en les optimisant pour obtenir des modèles les plus réalistes possibles.

Mes priorités dans les prochaines 5 à 10 années seraient de continuer à développer et à optimiser de nouveax modèles et d’explorer de nouvelles applications, surtout là où l’utilisation d’animaux est prédominante comme dans la recherche sur le cancer ou les tests de toxicologie. Les modèles alternatifs devront également contribuer à l’essor de la médecine personnalisée, laquelle se fonde sur des données humaines individuelles. Ces modèles devraient, par exemple, fournir une plateforme pour tester la susceptibilité d’un patient à un médicament. Des cellules isolées à partir d’un échantillon de sang du patient pourraient être redifférenciées en cellules de poumon, de rein, de foie ou de coeur et introduites dans un système à chambres multiples interconnectées, de façon à observer l’action du médicament sur différents organes. Il sera très intéressant de suivre l’évolution de ce domaine.

AE : Merci beaucoup pour le temps que vous avez consacré à cette interview. Souhaitez-vous ajouter d’autres commentaires ?

ML : A mon avis, l’adoption généralisée des technologies alternatives dépend de l’enseignement et de la rationalisation du processus de validation des méthodes alternatives.

Si les étudiants pouvaient être informés des avantages et des inconvénients des tests sur des animaux et de l’existence d’autres solutions, ils sortiraient de l’école ou de l’université avec une opinion critique, informée, sur l’expérimentation animale. Ceci les encouragerait à interroger et à prendre en compte les alternatives au lieu d’adhérer à la doctrine selon laquelle les expériences sur des animaux seraient nécessaires pour le développement de la médecine et de la science. L’un de nos objectifs, en tant que firme, est d’enseigner aux scientifiques la valeur des technologies alternatives et comment les adopter. Nous faisons cela au cours de nos séminaires mensuels.

La validation demeure un gros obstacle à l’utilisation des méthodes alternatives par l’industrie. Un investissement de dix ans et de 5 millions d’euros en moyenne pour obtenir la validation par ECVAM d’une seule méthode de test est tout simplement trop élevé pour la plupart des petites sociétés. Et pourtant, sans cette validation, il est très difficile de convaincre les organismes de recherche et les laboratoires pharmaceutiques d’utiliser une nouvelle technologie et de modifier leur approche (bien que non impossible).

Meg Lewis a obtenu, à l’Université de Sheffield, une maîtrise en génétique et microbiologie et un doctorat de biochimie moléculaire. Depuis 2011, elle travaille à Kirkstall Ltd. Elle coordonne le programme et la stratégie de recherche, monte de nouveaux projets en collaboration avec des scientifiques à travers le monde et vient de créer un cours de formation de chercheurs à l’utilisation du système Quasi-Vivo. En 2012, elle a créé le Programme Kirkstall Jeunes Scientifiques, en collaboration avec les Centres d’emploi au Royaume Uni, pour aider les jeunes chercheurs à trouver un emploi dans les domaines pertinents.