Des agents pathogènes tels que le SRAS-CoV-2 et le pneumocoque peuvent provoquer une pneumonie grave. Si les voies respiratoires se remplissent alors de liquide, le patient risque de développer un syndrome de détresse respiratoire aiguë. Des chercheurs de Charité – Universitätsmedizin Berlin ont découvert les mécanismes moléculaires qui déclenchent l’accumulation de liquide dans les poumons. Cela les a également amenés à découvrir une nouvelle thérapie potentielle : un médicament contre la mucoviscidose s’est avéré efficace dans leurs expériences en laboratoire, laissant espérer qu’il pourrait être utilisé pour traiter la pneumonie, quel que soit l’agent pathogène qui l’a provoquée. L’étude a été publiée dans la revue Science Médecine translationnelle.
La pneumonie est la cause la plus fréquente d’accumulation de liquide dans les poumons. Cette condition, connue sous le nom d’œdème pulmonaire, entraîne le remplissage de certaines parties des espaces aériens avec du liquide au lieu d’air, ce qui les empêche de faire leur travail d’échange de gaz. Les patients ont du mal à respirer et leur corps ne peut pas obtenir suffisamment d’oxygène. Le diagnostic est le syndrome de détresse respiratoire aiguë ou SDRA.
Malgré des procédures médicales de pointe, environ 40 % des patients atteints de SDRA meurent en soins intensifs. Le problème est que les antibiotiques, les antiviraux et les thérapies immunomodulatrices fonctionnent rarement assez bien. C’est pourquoi nous avons adopté une approche très différente dans notre étude. Au lieu de nous concentrer sur l’agent pathogène, nous nous sommes concentrés sur le renforcement de la fonction de barrière des vaisseaux sanguins dans les poumons. »
Prof. Dr. Wolfgang Kuebler, chef d’étude, directeur de l’Institut de physiologie de la Charité
Cela a du sens, car ils sont la source du liquide dans l’œdème pulmonaire. Les vaisseaux pulmonaires deviennent perméables, permettant au fluide du sang de s’écouler dans les tissus environnants – et ainsi d’inonder les espaces aériens.
Mais qu’est-ce qui cause réellement cela? Quels sont les mécanismes moléculaires sous-jacents ? Une équipe de recherche de la Charité dirigée par le professeur Kuebler a entrepris de répondre à ces questions. Ils ont réalisé des expériences en utilisant des cellules, du tissu pulmonaire et des poumons isolés. L’étude s’est concentrée sur le canal chlorure CFTR, dont les scientifiques savent qu’il se trouve principalement dans les cellules muqueuses de nos voies respiratoires. Là, il joue un rôle majeur en gardant notre mucus mince afin qu’il puisse s’écouler facilement. Les chercheurs ont maintenant montré pour la première fois que les cellules des vaisseaux sanguins des poumons ont également du CFTR et que sa présence est considérablement réduite dans la pneumonie.
Pour découvrir quel rôle joue le CFTR dans les vaisseaux pulmonaires et ce qui se passe au niveau moléculaire lorsque le canal chlorure est perdu, les chercheurs ont bloqué le canal avec un inhibiteur et ont dicté le nombre d’ions chlorure dans les cellules. Ils ont ensuite utilisé une technique d’imagerie spéciale connue sous le nom d’imagerie par immunofluorescence : « Nous avons vu que l’inhibition du CFTR déclenchait une cascade moléculaire qui finit par provoquer une fuite des vaisseaux sanguins du poumon », explique le Dr Lasti Erfinanda, qui travaille également à l’Institut de physiologie et est l’auteur principal de l’étude. « Le CFTR joue donc un rôle très important dans le développement de l’œdème pulmonaire. »
Les résultats de l’étude indiquent que la perte de CFTR provoque l’accumulation de chlorure dans les cellules car il cesse d’être transporté hors d’elles. L’excès de chlorure déclenche une signalisation qui se termine par un flux incontrôlé de calcium dans les cellules via un canal calcique. « L’augmentation de la concentration de calcium provoque alors la contraction des cellules vasculaires, un peu comme l’effet du calcium sur les cellules musculaires », explique le professeur Kuebler. « Il en résulte des espaces entre les cellules – ce qui permet au liquide de s’écouler des vaisseaux sanguins. Les canaux de chlorure sont donc cruciaux pour maintenir la fonction de barrière des vaisseaux pulmonaires. »
L’équipe de recherche s’est alors penchée sur une autre question : comment pourraient-ils atténuer ou prévenir la perte de canaux chlorure induite par la pneumonie dans les vaisseaux pulmonaires ? Pour y répondre, les chercheurs ont utilisé un agent thérapeutique classé comme modulateur CFTR et actuellement utilisé pour traiter la mucoviscidose. Chez les patients atteints de mucoviscidose, une mutation génétique empêche le canal chlorure CFTR de fonctionner correctement dans les cellules muqueuses des voies respiratoires, ce qui entraîne un mucus très visqueux. « L’ivacaftor est un médicament qui augmente les risques d’ouverture du canal chlorure, ce qui aide le mucus à circuler dans les voies respiratoires », explique le Dr Erfinanda. « Nous voulions voir si cela aurait également un effet positif sur les cellules des vaisseaux sanguins des poumons. »
L’ivacaftor a rendu les canaux chlorure plus stables : il a entraîné une dégradation moindre des canaux que celle généralement causée par les processus inflammatoires des poumons. Des expériences sur des modèles animaux ont montré le même effet : le traitement par l’ivacaftor a augmenté la probabilité de survivre à une pneumonie grave, réduit les lésions pulmonaires et entraîné des symptômes beaucoup plus légers et un état général bien meilleur que sans le médicament. « Nous ne nous attendions vraiment pas à ce que cela fonctionne si bien », déclare le professeur Kuebler. « Nous espérons que nos découvertes ouvriront la voie à des essais cliniques pour tester l’efficacité des modulateurs CFTR chez les patients atteints de pneumonie. Si cette thérapie prometteuse et indépendante des agents pathogènes trouve son chemin dans la pratique clinique, elle pourrait bénéficier à un grand nombre de patients et prévenir la pneumonie. devenir mortelle – même dans le cas d’agents pathogènes inconnus. »
Le professeur Kuebler et son équipe planifient maintenant des projets de recherche visant à développer d’autres thérapies potentielles basées sur la voie de signalisation CFTR. Ils vont également rechercher quels patients ont un risque élevé de développer un SDRA, afin de pouvoir fournir à ces patients un traitement préventif personnalisé.
