Chaque année, plus d’un demi-million d’Américains se rendent aux urgences pour des problèmes de calculs rénaux. Dans la plupart des cas, les calculs finissent par s’évacuer d’eux-mêmes, mais le processus peut être atrocement douloureux.

Des chercheurs du MIT et du Massachusetts General Hospital ont maintenant conçu un traitement potentiel qui pourrait rendre le passage des calculs rénaux plus rapide et moins douloureux. Ils ont identifié une combinaison de deux médicaments qui détendent les parois de l’uretère — le tube qui relie les reins à la vessie — et qui peuvent être administrés directement dans l’uretère à l’aide d’un instrument ressemblant à un cathéter.

La relaxation de l’uretère pourrait aider les pierres à se déplacer plus facilement dans le tube, affirment les chercheurs.

« Nous pensons que cela pourrait avoir un impact significatif sur la maladie des calculs rénaux, qui affecte des millions de personnes », déclare Michael Cima, professeur d’ingénierie David H. Koch au département de science et d’ingénierie des matériaux du MIT, membre de l’Institut Koch de recherche intégrative sur le cancer du MIT, et auteur principal de l’étude.

Ce type de traitement pourrait également rendre plus facile et moins douloureux l’insertion d’endoprothèses dans l’uretère, ce qui est parfois fait après l’élimination d’un calcul rénal, pour empêcher le tube de se bloquer ou de s’effondrer.

Christopher Lee, récent titulaire d’un doctorat de la division des sciences et technologies de la santé de Harvard-MIT, est l’auteur principal de l’étude, qui paraît aujourd’hui dans Nature Biomedical Engineering.

L’administration locale de médicaments

Les calculs rénaux sont constitués de cristaux durs qui s’accumulent dans les reins lorsqu’il y a trop de déchets solides dans l’urine et pas assez de liquide pour les éliminer. On estime qu’environ une personne sur 10 aura un calcul rénal à un moment donné de sa vie.

Il y a plusieurs années, Cima et Brian Eisner, qui codirige le programme sur les calculs rénaux à l’HGM et qui est également un auteur de l’article, ont commencé à réfléchir aux moyens d’améliorer le traitement des calculs rénaux. Si certains calculs plus importants nécessitent une intervention chirurgicale, le plan de traitement habituel consiste simplement à attendre que les calculs passent, ce qui prend en moyenne 10 jours. Les patients reçoivent des analgésiques ainsi qu’un médicament oral censé aider à détendre l’uretère, mais les études ont fourni des preuves contradictoires quant à l’efficacité de ce médicament. (Il n’existe aucun traitement oral approuvé par la FDA pour les calculs rénaux et la dilatation de l’uretère.)

Cima et Eisner ont pensé que l’administration d’un relaxant musculaire directement dans l’uretère pourrait offrir une meilleure alternative. La majeure partie de la douleur liée au passage d’un calcul rénal provient des crampes et de l’inflammation dans l’uretère lorsque les calculs passent dans le tube étroit, donc détendre les muscles entourant le tube pourrait faciliter ce passage.

A peu près à la même époque, Lee, alors nouvel étudiant du programme de sciences et technologies de la santé du MIT, a rencontré Cima pour discuter d’éventuels projets de thèse et s’est intéressé à la poursuite d’un traitement des calculs rénaux.

Si vous regardez comment les calculs rénaux sont traités aujourd’hui, cela n’a pas vraiment changé depuis environ 1980, et il y a une quantité assez importante de preuves que les médicaments administrés ne fonctionnent pas très bien. Le volume de personnes que cela pourrait potentiellement aider est vraiment excitant. »

Christopher Lee, auteur principal de l’étude

Les chercheurs ont d’abord cherché à identifier les médicaments qui pourraient être efficaces lorsqu’ils sont administrés directement dans l’uretère. Ils ont sélectionné 18 médicaments utilisés pour traiter des affections telles que l’hypertension artérielle ou le glaucome et les ont exposés à des cellules urétérales humaines cultivées dans une boîte de laboratoire, où ils ont pu mesurer à quel point les médicaments détendaient les cellules musculaires lisses. Ils ont émis l’hypothèse qu’en administrant ces médicaments directement dans l’uretère, ils pourraient obtenir un effet de relaxation beaucoup plus important qu’en administrant ces médicaments par voie orale, tout en minimisant les dommages possibles au reste du corps.

« Nous avons trouvé plusieurs médicaments qui avaient l’effet que nous attendions, et dans chaque cas, nous avons constaté que les concentrations requises pour être efficaces étaient supérieures à celles qui seraient sûres si elles étaient administrées par voie systémique », explique Cima.

Puis, les chercheurs ont utilisé un traitement informatique intensif pour analyser individuellement les réponses de relaxation de près d’un milliard de cellules après exposition au médicament. Ils ont identifié deux médicaments qui fonctionnaient particulièrement bien, et ont constaté qu’ils fonctionnaient encore mieux lorsqu’ils étaient administrés ensemble. L’un d’eux est la nifédipine, un inhibiteur des canaux calciques utilisé pour traiter l’hypertension artérielle, et l’autre est un type de médicament connu sous le nom d’inhibiteur de ROCK (rho kinase), utilisé pour traiter le glaucome.

Les chercheurs ont testé différentes doses de cette combinaison de médicaments dans des uretères prélevés sur des porcs, et ont montré qu’ils pouvaient réduire considérablement la fréquence et la longueur des contractions de l’uretère. Des tests sur des porcs vivants ont également montré que le traitement éliminait presque totalement les contractions de l’uretère.

Pour ces expériences, les chercheurs ont administré les médicaments à l’aide d’un cystoscope, qui est très similaire à un cathéter mais qui possède un petit canal en fibre optique qui peut être connecté à une caméra ou à un objectif. Ils ont constaté qu’avec ce type d’administration, les médicaments n’étaient pas détectables dans la circulation sanguine des animaux, ce qui suggère que les médicaments sont restés dans la paroi de l’uretère et ne sont pas allés ailleurs dans le corps, ce qui diminuerait le risque d’effets secondaires potentiels.

La relaxation urétérale

Des études supplémentaires sont nécessaires pour déterminer combien de temps l’effet de relaxation musculaire dure et quelle quantité de relaxation serait nécessaire pour accélérer le passage des pierres, disent les chercheurs. Ils lancent maintenant une startup, Fluidity Medicine, pour continuer à développer la technologie en vue d’éventuels tests sur des patients humains.

En plus de traiter les calculs rénaux, cette approche pourrait également être utile pour détendre l’uretère afin d’aider les médecins à insérer un stent urétéral. Elle pourrait également être utile lors de la mise en place de tout autre type d’instrument, tel qu’un endoscope, dans l’uretère.

« La plateforme associe l’administration de médicaments à l’uretère. Nous sommes impatients de cibler d’abord la relaxation musculaire, et comme ramifications de cela, nous avons les calculs rénaux, les stents urétraux et la chirurgie endoscopique », dit Lee. « Nous avons un tas d’autres indications urologiques qui passeraient par différentes voies de développement mais qui peuvent toutes être atteintes et qui ont toutes des populations de patients significatives. »