Identification des cellules progénitrices de l'épithélium des voies aériennes distales dans le poumon humain

Details

Supervisors

Pilette, Charles

Faculty

Faculté de pharmacie et des sciences biomédicales

Degree label

Master [120] en sciences biomédicales, à finalité approfondie

Abstract

Chaque année, environ 4 millions de personnes souffrant de maladies respiratoires chroniques meurent dans le monde (selon FIRS - Forum des sociétés pulmonaires internationales). Parmi les maladies respiratoires les plus fréquentes, la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) représente actuellement la 3ème cause de mortalité dans le monde (OMS). Les options de traitement de cette maladie restent limitées, suite à une compréhension également limitée des mécanismes cellulaires expliquant sa physiopathologie, qu’il est donc important de mieux comprendre pour définir de nouvelles solutions. En condition physiologique, le poumon ne présente qu’un très faible degré de renouvellement cellulaire de son épithélium respiratoire. Néanmoins, en cas d’agression ou de blessure de cet épithélium, les cellules dites progénitrices dont l’identité diffère selon la localisation, prolifèrent et se différencient pour régénérer un épithélium respiratoire natif et différencié (Alysandratos 2021, Hogan 2014). Dans la littérature scientifique, il est bien établi que les cellules progénitrices des voies aériennes proximales, allant de la trachée jusqu’aux bronches, sont les cellules basales qui y sont présentes en grande quantité ( ̴ 30%) et ceux de la zone alvéolaire où se déroule les échanges gazeux, sont les pneumocytes de type 2 (Rock 2009, Bukowy-Bieryllo 2021). Cependant, la nature et les caractéristiques des cellules progénitrices des voies aériennes distales, qui regroupent l’ensemble des bronchioles (terminales et respiratoires) dont le diamètre est inférieur à 2 mm, ne sont pas clairement connues. Par conséquent, l’objectif principal de ce projet consiste à investiguer les cellules progénitrices au niveau de ces voies aériennes distales. En étudiant la littérature scientifique, nous avons retenu, d’une part, que les cellules club, un type de cellule épithéliale sécrétoire et non ciliée, en forme de dôme, sont présentes en plus grande quantité au niveau de ces voies aériennes distales (11 à 22%) des cellules basales (Davis 2021, ALmuntashiri 2020). D’autre part, des études transcriptomiques suggèrent que les cellules club dérivent des cellules basales (Rostami 2021, Blackburn 2023). Aussi, des études chez la souris indiquent que les cellules club, qui y sont beaucoup plus abondantes dans les bronches, ont un potentiel progéniteur (Rock 2009, Blackburn 2023, Rostami 2021). En condition pathologique, si chez les patients atteints de BPCO, il a été observé une disparition progressive de leurs voies aériennes distales ainsi qu’une dédifférenciation de leur épithélium respiratoire avec une diminution du nombre de cellules club et, par conséquent, des protéines dont elles représentent la source principale (CC16, pIgR) dans les voies aériennes distales (McDonough et al 2011, Blackburn 2023). Sur base de ces informations, nous avons émis l’hypothèse que les cellules club joueraient un rôle de progéniteur au niveau des voies aériennes distales du poumon humain. Dans le but de vérifier cette hypothèse, l’étape principale consiste à isoler à l’aide de la cytométrie en flux (FACS – « fluorescence activated cell sorting ») et d’une stratégie d’immunodétection sélective, cette population de cellules club des autres types cellulaires épithéliaux et particulièrement, des cellules basales connues pour leur rôle progéniteur. Lorsque ce tri sera validé, les cellules club récupérées seront mises en culture sous forme d’organoïdes (3D) pour observer si elles sont capables de proliférer et reconstituer un épithélium respiratoire. En parallèle, nous souhaitons également comparer les voies aériennes proximales et distales à partir de culture en 2D (inserts en interface air – liquide ALI) au niveau de la composition cellulaire de leur épithélium respiratoire. En résumé, l’objectif de ce projet est d’étudier le potentiel progéniteur des cellules club dans les bronchioles humaines. Pour ce faire, notre premier objectif est d’isoler les cellules club par cytométrie en flux (FACS) pour dans un second temps tester leur capacité de prolifération et de régénération d’un épithélium respiratoire en culture 3D (organoïdes). Un second objectif est de comparer la composition d’un épithélium respiratoire (culture 2D – inserts en ALI) reconstitué à partir de cellules des voies aériennes proximales ou distales.