Modélisation de l’épithélium bronchique à partir de cellules souches humaines pluripotentes induites (iPSC)

Les modèles actuels utilisés en laboratoire pour mimer les pathologies pulmonaires, et notamment la BPCO comportent des inconvénients majeurs : – le modèle murin du fait des discordances fonctionnelles et anatomiques avec la pathologie humaine ; – les cellules épithéliales primaires bronchiques humaines (HBEC) issue de fibroscopie et cultivées en interface air–liquide (ALI) du fait des quantités limitées produites. Les cellules souches humaines pluripotentes induites (iPSC) sont des cellules caractérisées à la fois par une prolifération in vitro illimitée et une capacité à se différencier en tout type cellulaire. Leur utilisation permettrait d’envisager une production illimitée d’épithélium bronchique humain, étape critique pour envisager des programmes de recherche innovant, des programmes de R&D pharmacologiques à large échelle voire de la thérapie cellulaire. Nous avons pu reprogrammer du sang périphérique d’un individu sain et de trois patients porteurs de BPCO très sévère en lignées iPSC. Les cellules iPSC ont été différentiées successivement en sillon primitif antérieur (APS), puis en endoderme définitif (DE), puis en endoderme intestinal antérieur ventralisé (vAFE). L’induction du DE est robuste et caractérisé par un taux de CXCR4 > 95 % (n = 6). L’étape de vAFE permet d’obtenir des taux de pureté > 80–90 % des progéniteurs bronchiques NKX2.1+ (n = 3). Après polarisation et passage en ALI, les marquages en immunofluorescence et les PCR à 50 jours de différenciation attestent de la présence de cellules à mucus (Muc5AC), de cellules basales (KRT5), de cellules Club (CCSP) et de cellules ciliées (FoxJ1). L’ajustement de paramètres de matrice extracellulaire nous a permis des cellules multiciliées mobiles à partir de la lignée normale HY03, documenté par vidéo microscopie, et attestant de leur fonctionnalité (n = 1). En conclusion, nous parvenons à obtenir à partir d’iPSC des progéniteurs bronchiques NKX2.1+ en une semaine avec une excellente pureté. Ces progéniteurs peuvent ensuite être différenciés en épithélium bronchique comportant des cellules multiciliées fonctionnelles.