Une étude montre comment le vieillissement entraîne un dysfonctionnement de la régénération pulmonaire

Des chercheurs du Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research de l'UCLA ont identifié le processus par lequel les cellules souches dans les voies respiratoires des poumons basculent entre deux phases distinctes – créant plus d'elles-mêmes et produisant des cellules matures des voies respiratoires – pour régénérer le tissu pulmonaire après une blessure.

L'étude, publiée dans Cellule souche cellulaire, met également en lumière la façon dont le vieillissement peut entraîner un dysfonctionnement de la régénération pulmonaire, ce qui peut conduire au cancer du poumon et à d'autres maladies.

«Il existe actuellement peu de thérapies qui ciblent la biologie des maladies pulmonaires», a déclaré le Dr Brigitte Gomperts, professeur et vice-présidente de la recherche en hématologie-oncologie pédiatrique à l'Institut de découverte et d'innovation pour enfants de l'UCLA et auteur principal de l'article. « Ces résultats éclaireront nos efforts pour développer une thérapie ciblée pour améliorer la santé des voies respiratoires. »

Les voies respiratoires, qui transportent l'air respiré du nez et de la bouche vers les poumons, sont la première ligne de défense du corps contre les particules en suspension dans l'air – comme les germes et la pollution – qui peuvent causer des maladies.

Deux types de cellules des voies respiratoires jouent un rôle essentiel dans ce processus: les cellules muqueuses, qui sécrètent du mucus pour piéger les particules nocives, et les cellules ciliées, qui utilisent leurs projections en forme de doigt pour balayer les particules englouties par le mucus jusqu'à l'arrière de la gorge, où ils peuvent être évacués des poumons.

Les particules infectieuses ou toxiques que les gens respirent chaque jour peuvent endommager les voies respiratoires et lorsque cela se produit, les cellules souches basales des voies respiratoires – qui sont capables de s'auto-renouveler et de produire le mucus et les cellules ciliées qui tapissent les voies respiratoires – s'activent pour réparer le dommage.

Pour maintenir le bon équilibre de chaque type cellulaire, les cellules souches basales des voies respiratoires doivent passer de la phase proliférative, au cours de laquelle elles produisent davantage d'elles-mêmes, à la phase de différenciation, au cours de laquelle elles donnent naissance à des cellules des voies respiratoires matures.

« Ces cellules souches doivent maintenir un équilibre vraiment délicat », a déclaré Gomperts, qui est également codirecteur du programme de biologie du cancer et des cellules souches à l'UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center.

Ils doivent produire juste la bonne quantité de mucus et de cellules ciliées pour empêcher les particules nocives d'entrer dans les poumons, mais ils doivent également s'auto-répliquer pour s'assurer qu'il y aura suffisamment de cellules souches pour répondre à la prochaine blessure. « 

Dre Brigitte Gomperts, professeure et vice-présidente de la recherche, Département d'hématologie-oncologie pédiatrique, Université de Californie – Los Angeles

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont examiné des souris atteintes de lésions pulmonaires, analysant comment les différents types de cellules trouvés dans la niche – l'environnement de soutien qui entoure les cellules souches basales des voies respiratoires – travaillent ensemble pour orchestrer la réponse de réparation.

Ils ont découvert qu'un groupe de molécules connues sous le nom de voie de signalisation Wnt / bêta-caténine s'active pour stimuler les cellules souches basales des voies respiratoires à réagir aux blessures. Les chercheurs ont été surpris de découvrir que ce groupe de molécules provient d'un type de cellule pour initier la prolifération et d'un autre type de cellule pour initier la différenciation.

Dans la phase de prolifération de la réparation, une cellule du tissu conjonctif appelée fibroblaste sécrète la molécule Wnt, qui signale aux cellules souches qu'il est temps de s'auto-renouveler. Dans la phase de différenciation de la réparation, la molécule Wnt est sécrétée par une cellule épithéliale, qui constitue la muqueuse des tissus et des organes, pour signaler aux cellules souches qu'il est temps de produire des cellules matures des voies respiratoires.

Comprendre comment la régénération se produit dans des poumons sains est une première étape essentielle pour comprendre comment la maladie peut survenir lorsque le processus tourne mal. Cherchant des informations sur le rôle que ce processus et les cellules qui l'activent pourraient jouer dans la maladie, les scientifiques ont étudié son activité chez des souris plus âgées.

«Nous avons été surpris de constater que dans les voies respiratoires vieillissantes, la voie de signalisation Wnt / bêta-caténine est active dans les cellules souches même en l'absence de blessure, contrairement aux voies respiratoires jeunes où elle n'est activée que lorsque cela est nécessaire», a déclaré Cody Aros, le premier auteur de l'article, un étudiant en médecine de l'UCLA qui a récemment terminé sa recherche doctorale.

« Lorsque cette voie est active, elle stimule les cellules souches à produire plus d'elles-mêmes et plus de cellules des voies respiratoires – même si elles ne sont pas nécessaires. »

Des recherches antérieures du laboratoire de Gomperts ont établi un lien entre une voie Wnt / bêta-caténine plus active et le cancer du poumon.

« Plus une cellule se divise, plus il est probable qu'une erreur de relecture ou une mutation puisse se produire et conduire au cancer », a déclaré Gomperts.

Le nouveau document s'appuie sur ce travail en établissant non seulement ce qui ne va pas, mais précisément quand cela va mal chez des personnes par ailleurs en bonne santé dans le cadre du processus de vieillissement.

« Ces résultats nous donnent un aperçu des types de cellules importants, de la voie qui est importante et du moment où nous pourrions vouloir penser à intervenir avec des thérapies pour prévenir la formation du cancer », a déclaré Aros.