Des chercheurs établissent un nouveau modèle 3D in vitro pour l'hypertension artérielle pulmonaire

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare – quoique mortelle – qui affecte les artères du poumon. Dans l'HTAP, une croissance anormale des cellules du milieu vasculaire – ou de la paroi élastique – des artères pulmonaires, appelées cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (PASMC), entraîne un épaississement des parois. Cela conduit au rétrécissement et / ou à l'obstruction des petites artères pulmonaires, provoquant ainsi une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire et de la pression artérielle – conduisant finalement à une insuffisance cardiaque droite. Au fil des ans, divers médicaments ont été approuvés pour le traitement de l'HTAP, mais la survie des patients atteints d'HTAP trois ans après le diagnostic reste toujours d'environ 60%, ce qui n'est pas idéal.

Dans une étude récente publiée dans Frontières de la bio-ingénierie et de la biotechnologie, des chercheurs japonais, dont le professeur Mitsunobu R. Kano et le Dr Aiko Ogawa, ont trouvé une nouvelle façon de lutter contre les HAP. Ils ont estimé que pour trouver une solution à l'HTAP, une compréhension détaillée des processus impliqués dans cette maladie est cruciale. À cette fin, en utilisant la technologie de culture cellulaire tridimensionnelle (3D), ils ont établi un nouveau modèle d'HAP «in vitro» (en laboratoire).

Dans ce modèle, ils ont récapitulé avec succès le processus central de la pathogenèse et de la progression de l'HTAP. Le Dr Ogawa de l'Organisation nationale hospitalière d'Okayama Medical Center, qui a dirigé l'étude, explique: «Compte tenu de l'importance de l'épaississement vasculaire médial dans la pathogenèse de l'HTAP, de nouvelles thérapies ciblant ce processus pourraient être bénéfiques pour améliorer les résultats de la maladie chez les patients atteints d'HTAP.

Le manque de modèles in vitro qui récapitulent l'épaississement vasculaire médial nous a conduit à établir un nouveau modèle pour étudier cette maladie. « 

Prof Mitsunobu R. Kano de l'Université d'Okayama

L'isolement et l'analyse des PASMC de patients atteints d'HTAP ont fourni des informations importantes sur la pathobiologie de l'HTAP. Mais les PASMC sont généralement cultivés sur des plats en plastique ordinaires, c'est-à-dire en deux dimensions uniquement. Cela exclut la modélisation de l'épaississement vasculaire médial, un processus intrinsèquement tridimensionnel (ou 3D). Par conséquent, les scientifiques ont décidé de faire progresser cette méthode – plutôt une dimension – plus loin. En appliquant une technique de « culture cellulaire 3D » aux PASMC, ils ont réussi à générer un modèle in vitro de la paroi artérielle pulmonaire avec une épaisseur comparable à celle observée dans le corps humain.

Au cours des deux dernières décennies, une idée clé qui a émergé concernant la pathobiologie de l'HTAP est qu'un facteur soluble appelé facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) induit la prolifération excessive des PASMC. Avec le nouveau modèle 3D in vitro de la paroi artérielle pulmonaire en main, l'équipe s'est interrogée: le processus d'épaississement vasculaire médial pourrait-il être modélisé, si PDGF était appliqué au nouveau modèle? Lorsque les scientifiques ont testé cette théorie à titre expérimental, ils ont en effet trouvé qu'elle était vraie. «Nous avons constaté que le PDGF induisait la prolifération des PASMC et augmentait l'épaisseur des tissus 3D», explique le professeur Kano.

Les scientifiques ne se sont pas arrêtés là: pour voir si le modèle pouvait être utilisé pour évaluer la capacité de composés particuliers à supprimer l'épaississement vasculaire médial, ils ont ensuite testé les effets de divers médicaments contre l'HTAP utilisés en clinique. Ils ont observé que le traitement du modèle avec ces médicaments entraînait des changements dans l'épaisseur des tissus 3D, qui étaient similaires aux effets des médicaments sur la prolifération des PASMC dans les tissus. Par conséquent, les scientifiques ont réalisé que leur modèle pourrait non seulement fournir un outil important dans l'étude de l'HTAP, mais aussi aider à tester des candidats-médicaments potentiels pour le traitement de l'HTAP à l'avenir.

Bien qu'il reste encore un long chemin à parcourir, les scientifiques sont optimistes quant à leurs conclusions. Le Dr Ogawa conclut: « Nous prévoyons d'utiliser notre nouveau modèle pour améliorer notre compréhension de l'HTAP. Nous espérons également que ce nouveau modèle pourra accélérer la recherche sur la pathogenèse de l'HTAP et ouvrir la voie à de nouvelles stratégies de traitement. »

La source:

Référence du journal:

Morii, C., et coll. (2020) Modèle 3D in vitro de l'épaississement vasculaire médial dans l'hypertension artérielle pulmonaire. Frontières en bio-ingénierie et biotechnologie. doi.org/10.3389/fbioe.2020.00482.

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