Un poumon miniature pour mieux comprendre certaines pathologies. C’est ce qu’on créé des chercheurs anglais, en collaboration avec AlveoliX, une entreprise suisse. Ils ont mis au point un poumon sur une puce plastique grâce aux cellules souches d’un seul patient. Dans Science Advances, ils reviennent sur la fabrication de ce dispositif et expliquent comment il pourrait aider à traiter certaines maladies pulmonaires.
Poumon : décrypter les échanges entre alvéoles pulmonaires et bactéries
"Les alvéoles pulmonaires, ces sacs d'air, sont le siège essentiel des échanges gazeux et constituent une barrière importante contre les virus et les bactéries inhalés responsables de maladies respiratoires telles que la grippe ou la tuberculose", rappellent-ils en préambule. En laboratoire, les scientifiques cherchent à recréer les échanges entre les cellules humaines et les bactéries : ce que permet de faire ce poumon sur puce. Concrètement, il s’agit de petites unités de poumon humain déposées sur une puce en plastique comportant de minuscules canaux et compartiments. "Jusqu'à présent, ces dispositifs de poumon sur puce étaient composés d'un mélange de cellules dérivées du patient et de cellules disponibles dans le commerce, ce qui les empêchait de reproduire fidèlement la fonction pulmonaire ou l'évolution de la maladie chez un individu donné", indiquent les auteurs, des chercheurs du Francis Crick Institute à Londres.
Un poumon sur puce créé avec les cellules souches d'un seul donneur
Cette fois, l’équipe a réussi à créer un modèle de poumon sur puce contenant "exclusivement des cellules génétiquement identiques, dérivées de cellules souches d'un seul donneur". Leur objectif était de recréer les alvéoles pulmonaires afin de comprendre leur réaction à l’infection. Grâce à des machines spécialisées, les chercheurs sont parvenus à simuler le mécanisme de la respiration. Sur la puce, des cellules immunitaires, produites à partir des cellules souches du même donneur, ont été ajoutées. Enfin, les scientifiques ont introduit des bactéries de la tuberculose pour simuler les premiers stades de la maladie. Ils ont ainsi pu observer les différents mécanismes consécutifs à l’infection.
Mieux comprendre les maladies des poumons grâce à des puces
"Face au besoin croissant de technologies alternatives à l'utilisation d'animaux, les approches d'organes sur puce prennent une importance grandissante pour recréer les systèmes humains, en évitant les différences d'anatomie pulmonaire, de composition des cellules immunitaires et de développement de la maladie entre les animaux et les humains, précise Max Gutierrez, auteur principal de l’étude. (…) Composées de cellules génétiquement identiques, ces puces pourraient être fabriquées à partir de cellules souches provenant de personnes présentant des mutations génétiques spécifiques. Cela nous permettrait de comprendre comment des infections comme la tuberculose affectent un individu et de tester l'efficacité de traitements tels que les antibiotiques." À terme, les auteurs espèrent pouvoir appliquer ce modèle à d’autres pathologies pulmonaires, dont les infections mais également les cancers.
