Dans l’ensemble de recherches scientifiques impliquant les poumons, l’on se base souvent sur des modèles animaux (comme les souris), et pourtant, il existe une différence fondamentale entre l’homme et le rongeur au niveau des voies respiratoires distales — les souris étant dépourvues de bronchioles. Cette différence structurelle rend alors les recherches de traitement des maladies pulmonaires particulièrement compliquées. Démontrant cette différence une fois de plus, une nouvelle étude a récemment révélé l’existence de cellules uniques tapissant les bronchioles humaines et qui n’existent pas chez la souris. Baptisées « cellules sécrétoires des voies respiratoires (RAS) », elles joueraient un rôle structurel crucial dans le maintien de l’intégrité de nos ramifications respiratoires. Elles auraient également une fonction similaire à celle des cellules progénitrices (et des cellules-souches), faisant probablement d’elles des cibles potentielles pour de futurs traitements.
La consistance spongieuse des poumons est due aux millions de ramifications creuses qui les remplissent. Ces dernières permettent notamment l’acheminement ainsi que le traitement de l’air que l’organisme reçoit de son environnement extérieur. Ces ramifications sont comparables à un arbre dont les branches se divisent en des milliers de minuscules autres branches, dont les bouts aboutissent aux alvéoles (les petites poches d’air permettant l’échange gazeux entre le sang et l’ensemble des poumons).
La plupart des maladies pulmonaires, telles que les maladies pulmonaires obstructives chroniques (MPOC), affectent et détruisent les cellules tapissant les ramifications des poumons. Or, dans ces organes, chaque cellule ou groupe de cellules joue un rôle précis. Le fonctionnement des poumons est d’ailleurs si complexe qu’il reste encore partiellement incompris des scientifiques. Cette incompréhension est également en partie due aux études sur des modèles animaux, comme les souris, où l’on ne retrouve pas exactement les mêmes structures anatomiques que chez l’homme. Même si les souris sont le plus souvent utilisées en biologie, en raison des nombreuses similitudes anatomiques avec l’homme, beaucoup de lacunes restent incomblées, particulièrement pour les poumons.
« On sait depuis un certain temps que les voies respiratoires des poumons humains sont différentes de celles de la souris », explique à Live Science l’auteur principal de l’étude, Edward Morrisey, professeur au Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie, spécialisé en systèmes respiratoires.
Toutefois, l’évolution des technologies médicales a permis de pallier ce problème, notamment grâce à l’isolation de cellules, de tissus et d’organes, ce qui a ouvert la voie à des études plus poussées. « Les technologies émergentes ne nous ont permis que récemment d’échantillonner et d’identifier des types de cellules uniques », ajoute Morrisey. D’après l’étude décrite dans Nature, les cellules RAS ont été découvertes à l’intérieur des bronchioles. Leur présence serait fondamentale pour le bon fonctionnement des poumons.
Des cellules inexistantes chez la souris
Avant de découvrir les nouvelles cellules RAS, les chercheurs du Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie cherchaient à comprendre les différences au niveau des cellules pulmonaires entre l’homme et la souris. Ils ont alors prélevé des échantillons de tissus des poumons humains sains et séquencé les gènes de chaque cellule. Les séquençages ont alors révélé l’existence des RAS, jusqu’alors inconnues et que l’on ne retrouve pas chez la souris. De plus, ces cellules sont uniquement présentes au niveau des bronchioles et sont distinctes de celles présentes dans les voies respiratoires proximales.
Le groupe de chercheurs a également trouvé des RAS chez les furets, dont le système respiratoire est anatomiquement plus proche de celui de l’homme. Les experts en ont alors déduit que la plupart des mammifères de la même taille ou plus grands possèderaient probablement tous ces fameuses cellules RAS.
Deux fonctions principales
La première fonction identifiée des cellules RAS nouvellement découvertes est la sécrétion de molécules composant le liquide qui tapisse les bronchioles. Ces molécules sont notamment essentielles dans la micro-architecture de l’épithélium respiratoire, en maintenant son intégrité et en maximisant l’efficacité de l’ensemble des poumons.
Le deuxième rôle des RAS est de servir de cellules progénitrices pour les cellules alvéolaires de type 2, (AT2), spécialisées dans la production de molécules réparatrices. Les cellules progénitrices possèdent en effet les mêmes capacités que les cellules souches, et peuvent se différencier en d’autres types de cellules selon les besoins de l’organe. Les RAS sont ainsi essentielles au maintien ainsi qu’à la régénération des alvéoles.
D’après les auteurs, les RAS sont ainsi des progéniteurs dits « facultatifs ». Elles sont qualifiées ainsi car elles agissent à la fois comme des cellules progénitrices tout en jouant des rôles fonctionnels cruciaux dans le maintien de la santé des voies respiratoires.
Par ailleurs, les RAS seraient impliquées dans les pathologies liées au tabagisme, telles que les MPOC. Techniquement, ces cellules devraient prévenir ou atténuer les symptômes de ces maladies en réparant les alvéoles. Cependant, les chercheurs estiment que le tabagisme pourrait les endommager voire les détruire complètement, ce qui pourrait probablement expliquer l’irréversibilité des symptômes des MPOC.
Contrôler la différenciation des RAS est peut-être la voie à suivre pour la recherche de traitements. « Étant donné que la MPOC est une maladie que nous connaissons très peu, toute nouvelle idée devrait aider le domaine à commencer à réfléchir à de nouvelles approches thérapeutiques qui pourraient conduire à de meilleurs traitements », conclut Morrisey.