Publié le 2024-02-29 14:35:00. Des chercheurs de la Mayo Clinic ont identifié un mécanisme moléculaire clé qui contrôle la capacité des cellules pulmonaires à se réparer ou à se défendre contre les infections, ouvrant la voie à de nouvelles thérapies régénératives pour les maladies respiratoires chroniques.
- Une équipe de la Mayo Clinic a découvert un « commutateur » moléculaire dans les cellules pulmonaires qui détermine si elles privilégient la réparation des tissus ou la lutte contre l’infection.
- Ce commutateur agit sur les cellules alvéolaires de type 2 (AT2), des cellules souches pulmonaires essentielles à la régénération et à la protection des poumons.
- La compréhension de ce mécanisme pourrait permettre de restaurer l’équilibre cellulaire perturbé dans des maladies comme la fibrose pulmonaire, la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et les infections virales graves.
La capacité des poumons à se réparer et à se défendre contre les agressions extérieures repose sur un équilibre délicat entre deux fonctions essentielles : la régénération des tissus endommagés et la réponse immunitaire aux infections. Des chercheurs de la Mayo Clinic ont mis en évidence un mécanisme moléculaire qui régule précisément cet équilibre, offrant de nouvelles perspectives pour le traitement des maladies pulmonaires chroniques.
L’étude, publiée dans la revue Communications Natural, se concentre sur les cellules alvéolaires de type 2 (AT2). Ces cellules uniques jouent un rôle double : elles protègent les poumons et servent de réserve de cellules souches. Elles produisent des protéines qui maintiennent les alvéoles – les minuscules sacs aériens où s’effectuent les échanges gazeux – ouvertes et fonctionnelles, tout en régénérant les cellules alvéolaires de type 1 (AT1), qui tapissent la surface des poumons et assurent l’oxygénation du sang.
Les scientifiques observent depuis longtemps que les cellules AT2 ont souvent du mal à se régénérer correctement dans des pathologies telles que la fibrose pulmonaire, la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et les infections virales sévères, comme celle causée par le COVID-19. Le mécanisme précis qui entrave cette capacité de régénération restait toutefois méconnu.
En utilisant des techniques de séquençage unicellulaire, d’imagerie avancée et des modèles précliniques de lésions pulmonaires, l’équipe de la Mayo Clinic a retracé le cycle de vie des cellules AT2. Ils ont découvert que les nouvelles cellules AT2 conservent une certaine flexibilité pendant environ une à deux semaines après leur formation, avant de se spécialiser définitivement. Cette transition cruciale est régie par un circuit moléculaire impliquant trois régulateurs clés : PRC2, C/EBPα et DLK1.
C/EBPα, l’un de ces régulateurs, agit comme un verrou qui empêche les cellules de se comporter comme des cellules souches. Pour se régénérer après une blessure, les cellules AT2 adultes doivent donc « déverrouiller » ce mécanisme.
« Nous avons été surpris de constater que ces cellules spécialisées ne peuvent pas effectuer les deux tâches à la fois », explique Douglas Brownfield, Ph.D., auteur principal de l’étude. « Certaines s’engagent dans la reconstruction, tandis que d’autres se concentrent sur la défense. Cette division du travail est essentielle. Et en découvrant le bouton qui le contrôle, nous pouvons commencer à réfléchir à la manière de rétablir l’équilibre lorsqu’il s’effondre à cause de la maladie. »
Douglas Brownfield, Ph.D., auteur principal de l’étude
L’étude révèle également que ce même commutateur moléculaire détermine si les cellules AT2 se consacrent à la réparation des tissus endommagés ou à la lutte contre l’infection. Ce double rôle explique pourquoi les infections peuvent ralentir, voire bloquer, la guérison des maladies pulmonaires chroniques.
« Quand nous pensons à la réparation des poumons, il ne s’agit pas seulement de mettre les choses en marche, mais aussi de retirer les verrous qui empêchent normalement ces cellules d’agir comme des cellules souches », précise le Dr Brownfield. « Nous avons découvert l’un de ces verrous et comment il régule la capacité de ces cellules à se réparer. »
Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives pour la médecine régénérative. Des médicaments capables de moduler l’activité de C/EBPα pourraient, par exemple, aider les cellules AT2 à reconstruire plus efficacement le tissu pulmonaire ou à réduire les cicatrices dans des affections telles que la fibrose pulmonaire.
« Cette recherche nous rapproche de la capacité de stimuler les mécanismes naturels de réparation des poumons, offrant ainsi l’espoir de prévenir ou d’inverser des maladies dont nous ne pouvons actuellement que ralentir la progression », souligne le Dr Brownfield.
L’étude pourrait également permettre d’identifier les premiers signes de maladie en détectant le moment où les cellules AT2 sont bloquées dans un état incapable de se régénérer. De telles connaissances pourraient conduire à la découverte de nouveaux biomarqueurs permettant de diagnostiquer les maladies pulmonaires à un stade précoce, lorsque les traitements sont les plus efficaces.
Ce travail s’inscrit dans le cadre des initiatives Precure et Genesis de la Mayo Clinic, qui visent respectivement à identifier précocement les maladies et à prévenir la défaillance d’organes grâce à la médecine régénérative. L’équipe de recherche travaille actuellement à des moyens de libérer le système répressif des cellules AT2 humaines, de les cultiver en laboratoire et d’explorer leur potentiel pour de futures thérapies cellulaires.
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