L’exposition à la fumée de cigarette est associée au développement et à la gravité de la maladie pulmonaire obstructive chronique, ou BPCO, qui est la troisième cause de décès dans le monde.
La fumée de cigarette contient 2 à 3 microgrammes de cadmium, un métal hautement toxique et polluant environnemental, par cigarette. La combustion du tabac libère de l’oxyde de cadmium qui peut être adsorbé sur les microparticules de la fumée qui pénètrent profondément dans les poumons. De plus, l’organisme n’est pas en mesure d’éliminer le cadmium, qui s’accumule chez les fumeurs de longue date.
Dans un Rapports scientifiques étude, des chercheurs de l’Université d’Alabama à Birmingham montrent comment une faible dose de cadmium produit un stress délétère dans les cellules épithéliales pulmonaires, et leurs résultats mettent en évidence des cibles thérapeutiques potentielles à explorer en cas d’exposition au cadmium et de lésions pulmonaires ultérieures.
La recherche, dirigée par Veena Antony, MD, professeur au département de médecine de l’UAB, se concentre sur le microARN-381 et l’expression d’un gène de canal chlorure appelé ANO1 dans des échantillons de tissus pulmonaires et des cellules épithéliales des voies respiratoires. ANO1 aide à produire du mucus dans les voies respiratoires ; mais la surproduction de mucus dans les maladies pulmonaires chroniques peut entraîner un épaississement des voies respiratoires et un blocage du mucus, aggravant ainsi la gravité de la maladie. Ainsi, la surexpression de ANO1 peut exacerber la BPCO.
Les chercheurs de l’UAB ont comparé des échantillons de tissus pulmonaires provenant de neuf fumeurs « jamais », qui n’avaient aucun antécédent de tabagisme, et des échantillons de tissus pulmonaires de 13 fumeurs « jamais » atteints de BPCO qui avaient des antécédents de tabagisme allant de 15 à 25 paquets-années par personne. . Un paquet-année est généralement défini comme le fait de fumer un paquet de cigarettes par jour pendant un an. Les chercheurs ont découvert que les fumeurs « jamais », contrairement aux fumeurs « jamais », avaient régulé positivement l’expression de ANO1 dans les cellules épithéliales des voies respiratoires.
De même, les cellules épithéliales des voies respiratoires dans un liquide de lavage broncho-alvéolaire provenant d’un sujet non-BPCO et d’un fumeur atteint de BPCO ont montré une plus grande expression de ANO1 dans les cellules du sujet BPCO.
Les chercheurs ont ensuite testé l’effet direct de très faibles doses de cadmium sur les cellules épithéliales normales des voies respiratoires humaines. Ces cellules ont été cultivées sur une interface air-liquide qui permet aux cellules des voies respiratoires de se différencier normalement. Deux semaines d’exposition à 0,5 ou 1,0 micromolaire de chlorure de cadmium dans la couche liquide ont augmenté l’expression de ANO1 de 12 à 14 fois.
Les microARN ont la capacité de réguler négativement l’expression d’un gène par interaction directe avec la séquence d’ARNm de ce gène. L’équipe de l’UAB a utilisé l’analyse d’un logiciel informatique pour identifier le microARN-381 comme le microARN ayant le plus d’interaction avec les ARNm d’ANO1, ce qui suggère que le microARN-381 est un régulateur négatif d’ANO1. Certains métaux lourds sont connus pour réguler négativement les microARN.
Antony et ses collègues ont utilisé un inhibiteur synthétique du microARN-381 pour inhiber l’expression du microARN-381 dans les cellules épithéliales primaires des voies respiratoires humaines provenant de sujets atteints de BPCO et ont découvert que l’expression de ANO1 était régulée positivement. En revanche, l’ajout d’un microARN-381-mimic – ; un ARN synthétique qui agit comme le microARN-381 pour augmenter la quantité de régulation négative – ; à ces cellules, l’expression de ANO1 a diminué. Ces résultats ont renforcé la prémisse des chercheurs de l’UAB selon laquelle le cadmium régule négativement l’expression du microARN-381 pour réguler positivement l’expression de ANO1 dans les cellules épithéliales des voies respiratoires.
Enfin, les chercheurs ont découvert que, même lorsque les cellules épithéliales primaires des voies respiratoires humaines provenant de sujets atteints de BPCO étaient également exposées à 1 micromolaire de chlorure de cadmium, l’inhibiteur du microARN-381 régulait toujours positivement ANO1 et le mime régulait toujours négativement ANO1.
Nos observations issues d’expériences impliquant une exposition à faible dose de cadmium de cellules épithéliales suggèrent que ANO1 est une cible directe de miR-381, qui est régulée négativement lors d’une exposition à faible dose de cadmium. Ainsi, la toxicité du cadmium induite par la cigarette peut altérer les mécanismes de l’homéostasie cellulaire à de très faibles concentrations, et l’exposition au cadmium chez une personne souffrant d’une maladie pulmonaire existante peut avoir un effet additif ou indésirable avec une susceptibilité accrue aux infections et aux allergènes environnementaux.
Cette interaction du cadmium, du microARN-381 et de l’ANO1 suggère que les microARN pourraient agir comme cibles thérapeutiques potentielles à explorer plus en détail dans l’exposition au cadmium et les lésions pulmonaires ultérieures.
Veena Antony, MD, professeur, département de médecine de l’UAB
À l’UAB, Antony est titulaire de la chaire dotée en médecine environnementale, dirige le centre de recherche Superfund et est membre de la division de médecine pulmonaire, d’allergie et de soins intensifs.
Les co-auteurs avec Antony dans l’étude « L’exposition à faible dose de cadmium régule l’interaction miR‑381-ANO1 dans les cellules épithéliales des voies respiratoires » sont Pooja Singh, Fu Jun Li, Kevin Dsouza, Crystal T. Stephens, Huaxiu Zheng et Mark T. Dransfield. , Département de médecine de l’UAB, Division de médecine pulmonaire, d’allergie et de soins intensifs ; et Abhishek Kumar, conseil consultatif du UAB Superfund Center, Gainesville, Floride.
Le soutien est venu de la subvention ES027723 de l’Institut national des sciences de la santé environnementale.
