Vers une régénération pulmonaire grâce aux cellules souches ?

Le type même de la cellule souche est la cellule souche embryonnaire dont les propriétés fondamentales sont la capacité d’auto-renouvellement à l’infini et la pluripotence.  La présence de cellules souches adultes au sein de niches dans les structures de différents organes est actuellement bien établie. Ces cellules souches adultes semblent avoir les mêmes potentialités que les cellules souches embryonnaires. Sur ce point toutefois, les données chez la souris sont assez fournies mais les recherches sur les cellules souches adultes humaines sont encore débutantes.

Ainsi, au niveau du poumon humain, diverses cellules ont été décrites comme de potentielles cellules souches (cellule de Clara, pneumocytes de type II) sans toutefois réunir tous les critères, notamment celui de multipotence. Les découvertes publiées très récemment (1) d’une équipe américaine permettent d’aller plus loin.

Ces auteurs ont tout d’abord travaillé sur des échantillons chirurgicaux de tissus pulmonaires d’adultes.  Les cellules souches ont été recherchées par un marquage immuno-histochimique (cellules positives au c-kit, marqueur de cellules souches hématopoïétiques et cardiaques). Les cellules localisées ainsi in situ ont été ensuite cultivées in vitro, permettant de mettre en évidence leur auto-renouvellement. Après 3 à 4 semaines de culture, plusieurs clones cellulaires, exprimant le marqueur c-kit sont obtenus. En revanche, les marqueurs spécifiques des cellules épithéliales, endothéliales ou des cellules musculaires lisses ne sont pas exprimés par ces clones, confirmant le caractère indifférencié de ces cellules.

La seconde partie de l’étude s’est faite in vivo. Des souris ont subi une thoracotomie avec une lésion sur 2 à 3 mm2 de tissu pulmonaire  par application d’une sonde refroidie à l’azote liquide. Les animaux reçoivent parallèlement une immuno-suppression. Puis 6 injections des cellules souches pulmonaires adultes humaines (20 000 cellules environ à chaque injection) sont réalisées dans la zone de la lésion pulmonaire. La thoracotomie est ensuite refermée. Les animaux sont sacrifiés et examinés de façon séquentielle à 12 heures, 2, 10 et 14 jours.

Après 2 jours, 30 % des cellules injectées sont au niveau de la lésion ou de ses bordures. Dix et 14 jours plus tard, ces cellules ont formé des bronchioles, des alvéoles et des vaisseaux pulmonaires humains, intégrés structurellement et fonctionnellement à  l'organe endommagé et restaurant partiellement le parenchyme receveur. La formation d'un poumon chimérique a été confirmée par détection de gènes humains transcrits sur les structures épithéliales et vasculaires néoformées.

Les auteurs de ce travail ont ainsi isolé des cellules souches de poumons adultes. Après expansion clonale, ces cellules ont montré leur capacité à régénérer chez une souris, en 14 jours, un tissu pulmonaire complet et organisé, avec bronchioles et vaisseaux.

L’éditorialiste (2) tempère un peu l’enthousiasme que pourraient soulever ces résultats : la preuve n’est pas encore apportée que les structures observées (lobules pulmonaires) seront à terme intégrées de façon permanente et pleinement fonctionnelle au poumon du receveur. De plus, jusqu’à quelles limites ces cellules peuvent-elles se multiplier avant de perdre leur intégrité génomique et d’entrer en sénescence ? Malgré ces questions encore sans réponse, nul doute que ces découvertes vont dynamiser ce domaine de recherche en pneumologie.

Dr Béatrice Jourdain

Références
1) Kajstura J.et coll. : Evidence for Human Lung Stem Cells N Engl J Med 2011;364:1795-806.

2) Harold A. Chapman, M.D. Toward Lung Regeneration N Engl J Med 2011;364:1867-868.

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