Une nouvelle thérapie par inhalation pourrait soulager la fibrose pulmonaire chez la souris et le rat

Une nouvelle étude publiée dans la revue Communications Nature en février 2020 montre que les sécrétions des cellules souches dans le poumon peuvent être utilisées pour nébuliser les poumons blessés en raison de plusieurs types de fibrose pulmonaire chez le rat et la souris. Cela pourrait bien entraîner le développement de thérapies moins invasives et plus efficaces pour la fibrose pulmonaire.

Fibrose pulmonaire

La fibrose pulmonaire, ou pulmonaire, est un terme qui désigne une condition médicale qui raccourcit la vie dans laquelle des tissus sains dans les poumons deviennent épais et forment du tissu cicatriciel. L'inflammation qui en résulte laisse les poumons tapissés de tissu fibreux cicatriciel, qui ne peut échanger efficacement les gaz. Le traitement est purement symptomatique, à l'exception de la transplantation pulmonaire allogénique, qui est très invasive et a un taux de mortalité de 50% sur cinq ans, ainsi que nécessitant une immunosuppression à vie.

Film radiographique d'un patient atteint de tuberculose pulmonaire active avec de nombreuses cavitations et un changement fibrotique du poumon supérieur droit. Crédit d'image: Tomatheart / Shutterstock

Cellules souches et cicatrisation pulmonaire

Les poumons contiennent des cellules souches résidentes, qui peuvent donner naissance à des cellules souches qui peuvent être utilisées pour favoriser la guérison des lésions pulmonaires, mais il était difficile de les isoler et de les cultiver. En conséquence, les cellules souches mésenchymateuses (CSM) ont continué d'être utilisées pour traiter les maladies pulmonaires. Celles-ci ont un faible taux de greffe dans les poumons, et peu se différencient en cellules pulmonaires matures, probablement parce qu'elles ne sont pas natives du tissu pulmonaire lui-même.

Une percée est survenue lorsque certains des chercheurs à l'origine de la présente étude ont démontré pour la première fois que des cellules pulmonaires thérapeutiques appelées cellules sphéroïdes pulmonaires (LSC) pouvaient être produites par une technique de culture en trois dimensions, à partir de biopsies pulmonaires obtenues par voie transbronchique. Cette voie, étant peu invasive, entraîne une mortalité très faible par rapport à la biopsie pulmonaire chirurgicale. Les LSC résident dans le poumon et peuvent donc y greffer et survivre.

Ils ont pu générer plus de 50 millions de LSC à partir d'une biopsie pulmonaire. Ils contenaient à la fois des cellules souches pulmonaires et des cellules de soutien, telles que des cellules épithéliales et mésenchymateuses. Ce mélange est essentiel pour maximiser l'efficacité de la fonction des cellules souches grâce aux facteurs de croissance des fibroblastes et à d'autres molécules de signalisation libérées par ces autres cellules. Une fois introduits dans le corps, ils restent dans les poumons jusqu'à 21 jours.

Au cours des 5 dernières années, les chercheurs ont produit et testé des LSC afin d'évaluer leur efficacité dans cette condition. Le chercheur Ke Cheng explique: « Le mélange de cellules dans les LSC recrée le microenvironnement naturel des cellules souches – connu sous le nom de niche de cellules souches – où les cellules sécrètent des exosomes pour communiquer entre elles comme elles le feraient à l'intérieur de votre corps. Les LSC sécrètent de nombreuses protéines bénéfiques et facteurs de croissance connus collectivement sous le nom de «sécrétome» – exosomes et protéines solubles, qui peuvent reproduire le microenvironnement régénératif des cellules elles-mêmes. Dans ce travail, nous sommes allés plus loin et avons testé le sécrétome et les exosomes de nos cellules souches produites par les sphéroïdes contre deux modèles de fibrose pulmonaire. « 

L'étude

Les chercheurs ont effectué une comparaison entre le sécrétome et les exosomes de (MSC-Sec et MSC-Exo, respectivement), un type de cellule souche couramment utilisé, et la cellule sphéroïde pulmonaire (LSC-Sec et LSC-Exo, respectivement), chez la souris et modèles de fibrose pulmonaire chez le rat. Les lésions pulmonaires ont été induites par une exposition chimique ou des particules de silice.

Les scientifiques ont utilisé un «sauna à cellules souches», qui est un nébuliseur utilisé pour inhaler les protéines thérapeutiques, les petites molécules et les exosomes directement dans les poumons.

Les résultats

Chez les souris atteintes de fibrose pulmonaire d'origine chimique, la thérapie par nébulisation avec LSC-Sec ou MSC-Sec a produit un soulagement marqué de la fibrose par rapport à la nébulisation saline, mais LSC-Sec a réduit la fibrose à près de la moitié, tandis que MSC-Sec l'a réduite par un tiers.

Cependant, lorsque la souris avait une fibrose induite par la silice, le traitement avec LSC-Sec et MSC-Sec a réduit la fibrose d'un peu plus d'un quart et d'environ 17%, respectivement.

Ils ont ensuite répété l'expérience avec des rats et ont trouvé le même schéma. Cependant, ils ont également constaté que l'inhalation de LSC-Exo seul produit également le même type d'amélioration, mais de moindre ampleur par rapport à l'inhalation du sécrétome complet.

Implications

Cheng dit: «Ce travail montre que le sécrétome et les exosomes des cellules sphéroïdes pulmonaires sont plus efficaces que leurs homologues des cellules souches mésenchymateuses pour réduire le tissu fibreux et l'inflammation dans les tissus pulmonaires endommagés. et un moyen rentable de réparer les poumons endommagés. « 

De plus, il ne s'agit pas seulement de fibrose pulmonaire. Les chercheurs prévoient de tester l'efficacité de la thérapie contre encore plus de maladies pulmonaires, y compris la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), l'hypertension pulmonaire et le syndrome de détresse respiratoire aiguë.

De plus, l'intérêt de l'étude ne s'arrête pas là. Les résultats montrent également que ce ne sont pas seulement les cellules souches, mais les produits qu'elles libèrent, qui peuvent agir aussi bien que les cellules souches pour traiter la fibrose pulmonaire. Un autre chercheur, Kenneth Adler, commente: « (Ceci) peut être une découverte majeure qui peut avoir des implications dans de nombreuses autres maladies où la thérapie par cellules souches est en cours de développement. »