Publié le 5 janvier 2026 à 12h00. Des chercheurs londoniens ont mis au point un modèle miniature de poumon humain, surnommé « poumon sur puce », qui permet de simuler l’évolution de maladies respiratoires comme la tuberculose et d’étudier l’impact de facteurs génétiques spécifiques sur la réponse immunitaire.
- Le « poumon sur puce » reproduit fidèlement les alvéoles, les minuscules sacs pulmonaires où se déroulent les échanges gazeux.
- Ce modèle utilise des cellules souches provenant d’un seul donneur, offrant une précision accrue par rapport aux méthodes traditionnelles.
- La simulation de la tuberculose sur cette puce permet d’observer les premiers stades de la maladie et de tester l’efficacité de traitements potentiels sans recourir à l’expérimentation animale.
La complexité du poumon humain, avec ses milliards d’alvéoles – des structures microscopiques bien plus petites que la tête d’une épingle – en fait un organe difficile à étudier. Comprendre le fonctionnement de ces alvéoles est pourtant crucial pour appréhender les maladies respiratoires et développer des traitements efficaces. Une équipe de chercheurs du Francis Crick Institute de Londres et de la société de biotechnologie AlveoliX a franchi une étape importante en créant un modèle miniaturisé capable de reproduire ces structures complexes.
Ce modèle, baptisé « poumon sur puce », est basé sur des cellules souches pluripotentes induites (iPS), obtenues à partir d’un donneur unique. À partir de ces cellules, les chercheurs ont cultivé différents types de cellules pulmonaires, recréant ainsi les sacs alvéolaires où l’oxygène est absorbé par le sang et où les agents pathogènes sont repoussés. La puce intègre également des cellules immunitaires provenant du même donneur, permettant d’étudier l’interaction entre les cellules pulmonaires et le système immunitaire.
L’originalité de cette approche réside dans le fait qu’elle ne s’agit pas d’une simple simulation d’un organe entier, mais d’une réplique miniature d’une bulle pulmonaire. L’utilisation de cellules provenant d’une seule personne garantit une compatibilité génétique totale, ce qui améliore considérablement la précision des résultats. Jusqu’à présent, les modèles utilisés étaient souvent construits à partir de mélanges de cellules provenant de différentes sources, ce qui pouvait introduire des biais.
La puce est constituée d’une petite plaque en plastique sur laquelle repose une membrane extrêmement fine. Au-dessus de cette membrane se trouvent les cellules qui tapissent le côté aérien du poumon, tandis qu’en dessous se trouvent les cellules qui recréent le côté vasculaire. Un dispositif mécanique permet d’étirer et de détendre rythmiquement la membrane, simulant ainsi les mouvements respiratoires et assurant un comportement réaliste des cellules pulmonaires.
Pour tester le modèle, les chercheurs ont infecté la puce avec une faible dose de bactérie responsable de la tuberculose, afin de se rapprocher des conditions réelles d’infection. Leurs observations ont révélé que, dans un premier temps, les phagocytes et les cellules pulmonaires du côté aérien de la puce étaient les premières touchées. Pendant les deux premiers jours, la multiplication bactérienne était moins rapide que dans les cultures cellulaires classiques. Puis, des amas de cellules immunitaires se sont formés, accompagnés de la mort cellulaire – un schéma typique de la tuberculose. Après environ cinq jours, la cloison de la mini-alvéole s’est effondrée, laissant apparaître des lésions tissulaires.
Les chercheurs ont également démontré la possibilité de modifier spécifiquement les cellules de la puce pour étudier l’impact de facteurs génétiques. Par exemple, ils ont désactivé le gène responsable de la destruction des agents pathogènes dans les cellules immunitaires. Ils ont constaté que ces cellules modifiées étaient plus vulnérables et mouraient plus facilement, même en l’absence d’une prolifération rapide des bactéries, ce qui affectait l’ensemble du tissu de la puce et accélère la rupture de la barrière de séparation.
« Les puces sont entièrement constituées de cellules génétiquement identiques et pourraient être fabriquées à partir de cellules souches de personnes présentant des mutations génétiques spécifiques. Cela nous permettrait de comprendre comment des infections telles que la tuberculose affectent une personne et de tester l’efficacité de traitements tels que les antibiotiques »,
Max Gutierrez, chef de groupe à l’Institut Francis Crick et auteur principal de l’étude
Ce « poumon sur puce » ouvre la voie à des recherches personnalisées sur les maladies respiratoires et pourrait permettre de tester de nouveaux médicaments sans recourir à l’expérimentation animale. Il représente une avancée significative dans la compréhension de la complexité du poumon humain et de ses réactions face aux infections.
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