Depuis des décennies, l’expérimentation animale s’est imposée comme une pratique dominante dans la recherche biomédicale, souvent présentée comme incontournable. Pourtant, ses limites sont connues depuis longtemps : près de 95 % des médicaments jugés prometteurs après des tests sur des animaux échouent ensuite chez l’être humain. Ce constat d’échec systémique n’est plus contestable. À cet égard, les organes-sur-puce constituent une véritable rupture. En reproduisant le fonctionnement des tissus et des organes humains avec une précision inédite, ils fournissent des données directement pertinentes pour l’être humain et remettent en cause la légitimité même de l’expérimentation animale dans la recherche biomédicale.
Les organes-sur-puce sont de petits dispositifs, également appelés systèmes microphysiologiques. D’une taille comparable à celle d’une clé USB, ils sont fabriqués en plastique ou en matériaux flexibles. Ces puces permettent aux chercheurs de reproduire le comportement d’organes humains, tels que les poumons, le foie ou les intestins. Elles offrent ainsi la possibilité d’étudier le fonctionnement du corps humain et ses réactions aux médicaments, sans recourir d’emblée à des animaux de laboratoire ou à des essais sur des personnes.
À l’intérieur, des cellules humaines vivantes sont organisées en tissus, parcourus de canaux microscopiques dans lesquels circulent des fluides. Ces tissus se contractent, réagissent et fonctionnent d’une manière étroitement comparable à celle de véritables organes humains. On parle aujourd’hui de foie-sur-puce, de poumon-sur-puce, d’intestin-sur-puce, de rein-sur-puce, voire même de cerveau-sur-puce.
Plus de soixante entreprises dans le monde produisent aujourd’hui ces organes sur puce à l’échelle commerciale. Ils sont déjà utilisés pour mieux comprendre certaines maladies, tester des médicaments, étudier la toxicité de substances chimiques et explorer des traitements personnalisés. Pour de nombreux chercheurs, ces outils constituent enfin une alternative crédible au recours massif aux animaux en laboratoire.
Le gastroentérologue pédiatrique Sean Moore, à l’Université de Virginie, en fait l’expérience au quotidien. Dans son laboratoire, il observe des cellules intestinales humaines cultivées sur puce afin d’étudier le rotavirus, une infection potentiellement mortelle chez les jeunes enfants. Dans les pays riches, presque tous les enfants vaccinés développent une immunité durable. Dans les pays à faibles revenus, ce n’est le cas que pour environ un tiers d’entre eux. Pour certains protocoles, le laboratoire de Moore utilise encore des souris, mais les études animales se révèlent notoirement peu fiables pour identifier des traitements efficaces chez l’humain. Le recours persistant aux tests sur animaux ne constitue en effet pas une garantie d’efficacité ou de sécurité pour l’être humain. Au contraire, la grande majorité des médicaments développés sur la base de données animales n’atteignent jamais le stade clinique : environ 95 % échouent lors des essais chez l’humain, soit en raison d’une inefficacité, soit en raison d’effets indésirables graves. Ce taux d’échec élevé met en évidence la faible valeur prédictive des modèles animaux, largement due aux différences biologiques, génétiques, métaboliques et immunologiques entre les espèces. Des traitements qui semblent prometteurs chez la souris se révèlent parfois inefficaces, voire dangereux, chez l’être humain. En d’autres termes, l’expérimentation animale peut induire en erreur, retarder l’identification de thérapies réellement efficaces et détourner des ressources qui seraient mieux investies dans des méthodes directement pertinentes pour l’être humain.
Ce constat est largement partagé par de nombreux experts. Don Ingber, fondateur du Wyss Institute à Harvard et figure centrale du développement des organes sur puce, le résume sans détour : « Tous les acteurs du secteur savent que les modèles animaux sont mauvais pour prédire les effets chez l’humain. »
Cette réalité est également reconnue au plus haut niveau institutionnel. La Food and Drug Administration (FDA), l’agence fédérale américaine chargée de la protection de la santé publique et de l’autorisation des médicaments, en est pleinement consciente. Dotée d’une autorité réglementaire centrale aux États-Unis et reconnue comme l’une des références mondiales en matière d’évaluation scientifique des traitements, la FDA a franchi un tournant juridique majeur en décembre 2022 : avec l’adoption du FDA Modernization Act, elle a mis fin à l’obligation systématique de recourir à l’expérimentation animale dans les tests précliniques, ouvrant explicitement la voie à des méthodes alternatives fondées sur la biologie humaine.
Les tests sur animaux apparaissent aujourd’hui comme scientifiquement dépassés. Cette réalité, de plus en plus difficile à nier, est confirmée par les avancées récentes en matière de méthodes fondées sur la biologie humaine. En 2022, une étude utilisant des foies sur puce a réévalué 27 médicaments pourtant validés par des tests sur animaux. Une fois commercialisés, ces médicaments avaient provoqué la mort de 242 personnes et rendu nécessaires 60 greffes du foie. Les organes sur puce ont identifié un risque pour 22 de ces substances, là où les tests sur animaux avaient échoué dans tous les cas.
Linda Griffith, professeure au MIT et pionnière du domaine, souffre d’endométriose, une maladie inflammatoire chronique qui touche de nombreuses femmes. À travers son expérience personnelle et scientifique, elle a compris que des décennies de recherches sur les animaux n’ont que très peu amélioré la vie des femmes concernées. « Nous avons toutes ces données, mais elles ne se traduisent pas en traitements efficaces pour les maladies humaines », explique-t-elle. « On peut forcer les souris à avoir des cycles hormonaux, mais ce n’est pas une véritable menstruation. Il faut l’être humain. Ou au moins des cellules humaines. »
Le véritable tournant a eu lieu en 2009, lorsque le laboratoire de Don Ingber, à Cambridge (Massachusetts), a mis au point le premier organe sur puce pleinement fonctionnel : un poumon sur puce, composé de silicone flexible tapissé de cellules pulmonaires et de cellules des capillaires sanguins, capable de « respirer » comme des alvéoles humaines. Quelques années plus tard, Ingber fonda Emulate, l’une des premières entreprises spécialisées dans les systèmes microphysiologiques.
Depuis, il est devenu un véritable ambassadeur de ces méthodes in vitro, multipliant les conférences et attirant des millions de dollars de financements. Il a fait ce choix en partie par souci pour les animaux, et il n’est pas le seul dans ce cas. De plus en plus de jeunes scientifiques déclarent aujourd’hui se sentir mal à l’aise face aux souffrances infligées aux animaux dans le cadre des protocoles de recherche.
L’histoire des organes sur puce s’inscrit dans un travail de longue haleine. Dès les années 1980, des chercheurs imaginaient déjà de tels dispositifs, mais les matériaux et les connaissances de l’époque ne permettaient pas de les concrétiser. Depuis 2009, les progrès se sont accélérés, soutenus notamment grâce à un financement conséquent.
Ces dispositifs vont bien au-delà d’une simple avancée scientifique. Ils démontrent concrètement qu’une autre manière de faire de la recherche est non seulement possible, mais souhaitable : une recherche plus éthique, plus respectueuse du vivant et, surtout, bien plus pertinente pour la santé humaine.
Sean Moore partage cet optimisme. Dans son laboratoire, soutenu par la Fondation Gates, plusieurs modèles de puces intestinales sont actuellement comparés afin d’analyser les mécanismes de fonctionnement viral. Ses travaux ont déjà montré que ces puces constituent des modèles fiables . « Il y a de plus en plus de nouveaux acteurs dans ce domaine », souligne-t-il. « Et cette concurrence ne peut être que positive. »
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Source :
MIT Technology Review, "Is this the end of animal testing", 21 juin 2024.