Weizmann (Israël) : emphysème, bronchite, asthme, mucoviscidose, vers la guérison grâce aux cellules souches
[:fr]Les maladies des voies respiratoires, comme l’emphysème, la bronchite, l’asthme et la mucoviscidose, sont la deuxième cause de décès dans le monde. Rien qu’aux Etats-Unis, plus de 35 millions de personnes souffrent d’une maladie respiratoire chronique. Des chercheurs de l’Institut Weizmann suggèrent une nouvelle orientation qui pourrait, à l’avenir, conduire au développement d’une méthode permettant d’alléger en partie leur souffrance. Les résultats de ces recherches montrent comment on pourrait utiliser les cellules souches embryonnaires pour améliorer l’état du tissu pulmonaire.
Cette recherche s’est d’abord basée sur une observation. Certaines cellules souches se trouvant normalement dans les poumons ont une grande ressemblance avec celles de la moelle osseuse. Dans chaque organe, les cellules souches ne sont pas dispersées dans les tissus, mais elles sont concentrées dans des compartiments spécifiques contenant tous les éléments qui leur sont nécessaires. Voici ce qu’explique le professeur Yair Reisner, du département d’Immunologie de l’Institut Weizmann : « Ces données nous ont suggéré la possibilité d’utiliser nos connaissances techniques en matière de greffe de cellules souches de moelle osseuse pour combattre les maladies du tissu pulmonaire. »
La greffe de moelle osseuse se base sur deux principes essentiels : d’une part la capacité des cellules souches de circuler dans le sang jusqu’au compartiment adéquat, et d’autre part le nettoyage préalable du compartiment pour laisser la place aux cellules souches greffées. Le professeur Reisner et son groupe ont considéré qu’il pouvait être possible d’appliquer ces principes à l’introduction de nouvelles cellules souches dans les poumons. Mais avant tout, il leur fallait trouver une source de cellules souches pulmonaires adaptées à la greffe, ce qui pose problème car elles sont très rares.
Le groupe a surmonté cet obstacle en utilisant des cellules souches embryonnaires des 20ème–22ème semaines. Leur recherche a montré que c’est le laps de temps idéal pour récolter les cellules : les cellules plus jeunes n’ont pas encore complété le processus de différentiation, et les cellules plus âgées peuvent difficilement régénérer les poumons. Les chercheurs ont ensuite mené une série d’expériences au cours desquelles ils ont nettoyé les compartiments des poumons contenant des cellules souches à l’aide d’une méthode qu’ils avaient développée, pour ensuite injecter les nouvelles cellules souches dans des modèles murins de lésions pulmonaires. Les cellules souches embryonnaires ont réussi à arriver jusqu’aux poumons par les voies sanguines, et à s’installer dans les compartiments adéquats. En six semaines, ces cellules se sont différenciées en tissus pulmonaires normaux. Les poumons malades des souris se sont rétablis, et leur respiration s’est notablement améliorée.
Le professeur Reisner espère être en mesure d’établir le dosage approprié de médicaments nécessaires pour empêcher le rejet des cellules greffées. Il ajoute : « En fait, ce que nous projetons à la suite de cette réussite, c’est la création d’une banque de tissu pulmonaire qui servira de ressource pour les greffes de cellules souches pulmonaires embryonnaires. » Cette banque pourrait être une source disponible de cellules permettant de réparer les dommages causés par ces graves maladies respiratoires.
Publication dans Nature Medicine, 13 juillet 2015[:en]Collectively, such diseases of the airways as emphysema, bronchitis, asthma and cystic fibrosis are the second leading cause of death worldwide. More than 35 million Americans alone suffer from chronic respiratory disease. Weizmann Institute scientists have now proposed a new direction that could, in the future, lead to the development of a method for alleviating some of their suffering. The study’s findings shows how it might be possible to use embryonic stem cells to repair damaged lung tissue.
The research began with an insight: Certain stem cells that normally reside in the lungs are highly similar to those in the bone marrow. In each organ, the stem cells, rather than being distributed throughout the tissue, are concentrated in special compartments that contain all the provisions that stem cells need. Prof. Yair Reisner of the Weizmann Institute’s Immunology Department says: “That understanding suggested to us that we might be able to apply our knowledge of techniques for transplanting bone marrow stem cells to repairing lung tissue.”
Bone marrow transplant is based on two main principles: the ability of stem cells to navigate through the blood to the appropriate compartment and the prior clearing out of the compartment to make room for the transplanted stem cells. Reisner and Dr. Chava Rosen, who is an MD/PhD student, together with other members of his group, thought it might possible to apply these principles to introducing new stem cells into the lungs. But before they could do this, they needed to find a source of lung stem cells suitable for transplanting – a problem, as they are quite rare.
The group, overcame this obstacle by using embryonic stem cells from the 20th -22nd week. Their research showed that this is the ideal time frame in which to harvest the cells: Younger cells have not completed the process of differentiation; older cells are less capable of lung regeneration. The team then conducted a series of experiments in which they cleared the lung’s stem cell compartments with a method they had developed, and then the new stem cells were injected into mouse models of lung damage. The embryonic lung stem cells managed to find their way through the blood to the lungs and settle into the proper compartment. By six weeks, these cells were differentiating into normal lung tissue. The damaged lungs healed in the mice, and their breathing improved significantly.
Next, Reisner intends to determine the correct dosage of drugs that are needed to prevent rejection of the transplanted cells, which will be needed following such procedures. “But our real vision, bolstered by this success,” says Reisner, “is to create a bank of lung tissue that will be a resource for embryonic lung stem cells.” This bank could mean that there is a ready source of cells for repairing the damage in those with severe respiratory disease.
Publication in Nature Medicine, July 13 2015[:]
