La BPCO est une maladie influencée par l’environnement et les modifications épigénétiques qu’il génère. Cette pathologie pourrait être le résultat d’un profond dysfonctionnement épithélial, probablement au niveau des sous-types de cellules Club, en réponse à un environnement toxique. Notre objectif est d’améliorer la réparation épithéliale des voies respiratoires de patients atteints de le BPCO, en greffant des cellules souches pluripotentes induites (iPSC) prédifférenciées, provenant du même patient.

Des cellules épithéliales provenant de biopsies bronchiques ont été cultivées en interface air-liquide (ALI). Les épithéliums bronchiques natifs pseudostratifiés ont été lésés mécaniquement. Les cellules épithéliales dérivées d’iPSC provenant du sang de patients [1Lovell-Badge R., Anthony E., Barker R.A., Bubela T., Brivanlou A.H., Carpenter M., et al. ISSCR Guidelines for Stem Cell Research and Clinical Translation: The 2021 update Stem Cell Reports 2021 ;  16 : 1398-1408 [cross-ref]

Cliquez ici pour aller à la section Références] ont été modifiées pour exprimer la GFP. Les cellules issues d’iPSC reprogrammées ont été différenciées jusqu’au stade de maturation précoce vAFE (ventral anterior foregut endodermis) et ont été ajoutées à l’épithélium natif endommagé. Le ratio utilisé pour la quantité de cellules issues d’IPSC ajoutée est de 2 cellules issues d’iPSC au stade vAFE pour 1 cellule épithéliale bronchique. L’ensemencement de cellules issues d’iPSC directement après la lésion de l’épithélium bronchique s’est avéré être la condition la plus appropriée pour simuler un protocole de thérapie cellulaire. L’expression de la GFP a été contrôlée et quantifiée par microscopie à fluorescence à partir du jour de la greffe et pendant 42jours pour surveiller la réparation des lésions et évaluer la différenciation des cellules greffées. La TEER et la fermeture de la lésion ont été quantifiées. Les puits de culture ont été fixés au formol pour réaliser des marquages par immunofluorescence (GFP, epcam, eCAD, p63, tubIV).

Les cellules GFP dérivées d’iPSC au stade vAFE ont été greffées avec succès au niveau du site de la lésion épithéliale de l’ALI. Cela a été confirmé par l’observation de la GFP au microscope optique à fluorescence. La détection de la fluorescence au jour 3, qui s’est intensifiée jusqu’au jour 7, était toujours présente au jour 42, soulignant la viabilité et la stabilité à long terme des cultures greffées. La quantification de la fluorescence indique une augmentation de l’aire marquée par la fluorescence comparée à l’aire totale, au cours du temps. La fermeture de la lésion est plus rapide au cours des premiers jours sur un épithélium greffé, comparé à un épithélium non greffé. Les expériences ont été réalisées sur des épithéliums bronchiques de 14 patients, plus de 120 puits de culture ont été greffés et la greffe a été un succès à chaque fois. La coloration par immunofluorescence au jour 7 a également démontré que les cellules GFP+ étaient épithéliales (epCAM+) et formaient des jonctions intercellulaires (eCAD) avec les cellules GFP-. Certaines cellules GFP+ se sont également révélées être basales (p63+) et ciliées (tubIV), 42jours après la greffe.

Il est possible de réparer l’épithélium pathologique d’un patient atteint de BPCO à l’aide d’un épithélium dérivé d’iPSC. Les mécanismes de réparation pourraient fournir des pistes thérapeutiques, en ciblant l’épigénétique, et pourquoi pas, la thérapie cellulaire?