Système respiratoire humain avec gros plan sur les alvéoles et les capillaires.
Les découvertes éclairent les fondements de la BPCO et ouvrent la voie à de futures recherches sur les traitements.
Des chercheurs de la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie ont découvert un nouveau type de cellule qui réside dans les profondeurs des poumons humains et qui pourrait jouer un rôle clé dans les maladies pulmonaires humaines.
Les chercheurs, qui présentent leurs résultats aujourd’hui dans Natureont analysé des tissus pulmonaires humains pour identifier les nouvelles cellules, qu’ils appellent cellules sécrétoires des voies respiratoires (RASC). Ces cellules bordent de minuscules ramifications des voies respiratoires, au plus profond des poumons, près des structures alvéolaires où l’oxygène est échangé contre du dioxyde de carbone. Les scientifiques ont montré que les RASC ont des propriétés semblables à celles des cellules souches, ce qui leur permet de régénérer d’autres cellules essentielles au fonctionnement normal des alvéoles. Ils ont également trouvé des preuves que le tabagisme et la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) peuvent perturber les fonctions régénératrices des RASC, ce qui laisse penser que corriger cette perturbation pourrait être un bon moyen de traiter la MPOC.
“La BPCO est une maladie dévastatrice et courante, mais nous ne comprenons pas vraiment la biologie cellulaire qui explique pourquoi ou comment certains patients la développent. L’identification de nouveaux types de cellules, en particulier de nouvelles cellules progénitrices, qui sont lésées dans la BPCO pourrait vraiment accélérer le développement de nouveaux traitements”, a déclaré le premier auteur de l’étude, Maria Basil, MD, PhD, professeur de médecine pulmonaire.
Cellule sécrétoire des voies respiratoires (RASC) dérivée de cellules ES humaines se transformant en cellule alvéolaire de type 2 au fil du temps en culture. Crédit : Penn Medicine
La BPCO se caractérise généralement par une détérioration et une perte progressives des alvéoles, exacerbées par une inflammation chronique. On estime qu’elle affecte environ 10 % des personnes dans certaines régions des États-Unis et qu’elle cause des problèmes de santé publique. environ 3 millions décès chaque année dans le monde. Les patients se voient souvent prescrire des médicaments anti-inflammatoires stéroïdiens et/ou une oxygénothérapie, mais ces traitements ne peuvent que ralentir le processus de la maladie, et non l’arrêter ou l’inverser. Les progrès dans la compréhension de la BPCO ont été graduels, en partie parce que les souris – l’animal de laboratoire standard – ont des poumons qui ne présentent pas les caractéristiques essentielles des poumons humains.
Dans la nouvelle étude, Morrisey et son équipe ont découvert des preuves de l’existence des RASC en examinant les signatures d’activité génétique de cellules pulmonaires prélevées sur des donneurs humains sains. Ils ont vite compris que les RASC, qui n’existent pas dans les poumons des souris, sont des cellules “sécrétoires” qui résident près des alvéoles et produisent des protéines nécessaires au revêtement fluide des voies respiratoires.
“Avec des études comme celle-ci, nous commençons à avoir une idée, au niveau de la biologie cellulaire, de ce qui se passe réellement dans cette maladie très répandue”, a déclaré l’auteur principal Edward Morrisey, PhD, professeur de médecine de la Fondation Robinette, professeur de biologie cellulaire et du développement, et directeur du Penn-CHOP Lung Biology Institute à Penn Medicine.
L’observation des similitudes d’activité génique entre les RASC et une importante cellule progénitrice des alvéoles appelée cellules AT2 a conduit l’équipe à une autre découverte : Les RASC, en plus de leur fonction sécrétoire, servent de prédécesseurs aux cellules AT2 – les régénérant pour maintenir la population AT2 et garder les alvéoles en bonne santé.
On sait que les cellules AT2 deviennent anormales dans la BPCO et d’autres maladies pulmonaires, et les chercheurs ont trouvé des preuves que les défauts dans les RASC pourraient être une cause en amont de ces anomalies. Dans les tissus pulmonaires de personnes atteintes de BPCO, ainsi que de personnes non atteintes de BPCO ayant des antécédents de tabagisme, ils ont observé de nombreuses cellules AT2 modifiées d’une manière qui laisse supposer une transformation défectueuse des RASC en AT2.
D’autres recherches sont nécessaires, a déclaré Morrisey, mais les résultats indiquent la possibilité de futurs traitements de la BPCO qui fonctionnent en rétablissant le processus normal de différenciation RASC-AT2 – ou même en reconstituant la population normale de RASC dans les poumons endommagés.
Référence : “Human distal airways contain a multipotent secretory cell that can regenerate alveoli” par Maria C. Basil, Fabian L. Cardenas-Diaz, Jaymin J. Kathiriya, Michael P. Morley, Justine Carl, Alexis N. Brumwell, Jeremy Katzen, Katherine J. Slovik, Apoorva Babu, Su Zhou, Madison M. Kremp, Katherine B. McCauley, Shanru Li, Joseph D. Planer, Shah S. Hussain, Xiaoming Liu, Rebecca Windmueller, Yun Ying, Kathleen M. Stewart, Michelle Oyster, Jason D. Christie, Joshua M. Diamond, John F. Engelhardt, Edward Cantu, Steven M. Rowe, Darrell N. Kotton, Harold A. Chapman et Edward E. Morrisey, 30 mars 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04552-0
Cette recherche a été financée par les National Institutes of Health (HL148857, HL087825, HL134745, HL132999, 5T32HL007586-35, 5R03HL135227-02, K23 HL121406, K08 HL150226, DK047967, HL152960, R35HL135816, P30DK072482, U01HL152978), le consortium BREATH/Longfunds des Pays-Bas, la Parker B. Francis Foundation, et GlaxoSmithKline.
