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COVID-19 : Des mini-poumons pour comprendre l’infection

Actualité publiée il y a 5 mois 2 semaines 5 jours
Cell Stem Cell
Il suffit d’une seule cellule souche pulmonaire qui se réplique pour générer des milliers de cellules puis une structure en forme de bulle qui ressemble aux tissus respiratoires du poumon humain (Visuel Arvind Konkimalla/Tata lab, Duke University).

Cette équipe de la Duke propose un nouvel « organoïde » : des mini-poumons de laboratoire qui imitent les vrais, avec un objectif notamment, mieux comprendre l'infection à SARS-CoV-2 et le développement de COVID-19. Ces mini-poumons humains vivant, dans de minuscules plats, documentés dans la revue Cell Stem Cell, promettent ainsi d'accélérer la recherche sur l’épidémie.

 

Il suffit d’une seule cellule souche pulmonaire qui se réplique pour générer des milliers de cellules puis une structure en forme de bulle qui ressemble aux tissus respiratoires du poumon humain. Ce modèle de poumon vivant cultivé en laboratoire qui imite les minuscules alvéoles des poumons où se développe l’infection à coronavirus avec pour conséquences des lésions pulmonaires graves, permet aux scientifiques d’observer, à l’échelle moléculaire, la bataille que se livrent le coronavirus SRAS-CoV-2 et les cellules pulmonaires. Les chercheurs constatent en particulier que le virus s’attaque aux alvéoles, entraînant une pneumonie et une détresse respiratoire aiguë, la principale cause de décès chez les patients COVID-19.

Ainsi, une seule cellule AT2, isolée dans de minuscules plats, peut se multiplier pour produire des millions de cellules qui s'assemblent presque naturellement en organoïdes en forme de ballon avec alvéoles.

Des organoïdes pulmonaires polyvalents, pas seulement pour la recherrche sur le SRAS-CoV-2 

Ces organoïdes pulmonaires sont cultivés précisément à partir de cellules épithéliales alvéolaires de type 2 (AT2) qui sont les cellules souches qui réparent les parties les plus profondes des poumons, celles-là même qui sont ciblées par les attaques du SRAS-CoV-2. Une seule cellule souche pulmonaire se réplique pour générer des milliers de cellules et générer l’organoïde. Ainsi, une seule cellule AT2, isolée dans de minuscules plats, peut se multiplier pour produire des millions de cellules qui s'assemblent presque naturellement en organoïdes en forme de ballon avec alvéoles. Le milieu de culture est néanmoins complexe avec plusieurs ingrédients bien particuliers.

 

Le résultat est un organoïde à 100% humain sans aucune cellule auxiliaire. Les mini-poumons cultivés ouvre la voie à une science à haut débit, capable de lancer des centaines d'expériences simultanément afin de cribler de nouveaux candidats médicaments ou d’identifier les molécules immunitaires ou d’autodéfense produites par les cellules pulmonaires en réponse à l’infection.

 

Un modèle polyvalent pour suivre tous types d’infections virales respiratoires y compris la grippe. Concernant le coronavirus, les organoïdes ont déjà permis aux chercheurs d’observer :

  • l'activité des gènes et les signaux chimiques produits par les cellules pulmonaires après l'infection ;
  • le lancement d’une réponse inflammatoire médiée par des interférons ;
  • la tempête de cytokines orchestrée par les molécules immunitaires des mini-poumons en réponse à l’infection ;
  • la production d’interférons par les cellules -qui s’autodétruisent,
  • le signal de ce suicide cellulaire parfois également déclenché dans les cellules pulmonaires voisines non infectées,
  • des schémas d'activité génique cohérents entre les mini-poumons et des biopsies de patients sévèrement atteints ;
  • le ralentissement de la réplication virale dans des mini-poumons traités avec de faibles doses d'interférons avant l'infection ;
  • une réplication virale en revanche accrue avec la suppression de l'activité de l'interféron avant l'infection.

Ces mini-poumons 100% humains sans cellules de soutien constituent ainsi une avancée majeure,

« un travail incroyablement élégant de culture de cellules AT2 sous forme pure ».

 

Prochaine étape, mieux comprendre l’action d’une nouvelle souche de SRAS-CoV-2 appelée D614G, la version dominante du virus, à la protéine de pointe plus efficace encore à reconnaître le récepteur ACE2 sur les cellules pulmonaires- ce qui la rend encore plus infectieuse.